PSM100KW短波發(fā)射機(jī)中非線性失真的定義及產(chǎn)生的原因

秦文靜

（國家新聞出版廣電總局　五七二臺，北京　101109）

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PSM100KW短波發(fā)射機(jī)中非線性失真的定義及產(chǎn)生的原因

秦文靜

（國家新聞出版廣電總局五七二臺，北京101109）

本文從非線性失真的概念入手，準(zhǔn)確闡述了PSM100KW短波發(fā)射機(jī)中非線性失真對廣播發(fā)送的危害以及通過實(shí)驗(yàn)的方法發(fā)現(xiàn)的非線性失真產(chǎn)生的原因。

非線性失真；諧波失真；負(fù)反饋系統(tǒng)；調(diào)幅線性不佳

一、非線性失真的定義

由于PSM調(diào)制所輸出的信號為階梯型音頻信號，階梯波紋無法避免導(dǎo)致失真的產(chǎn)生?！案鶕?jù)部標(biāo)，諧波失真的定義是：發(fā)射機(jī)用單一頻率的正弦音頻信號調(diào)幅時，由于高頻放大器的非線性和調(diào)制器的非線性，會產(chǎn)生各次諧波分量，各次諧波分量的均方根值與基波有效值之比，即為諧波失真。THD表示諧波失真。

音頻信號的非線性失真現(xiàn)象，使得放大器的效率和互調(diào)失真性能指標(biāo)大大降低，從而降低了通信質(zhì)量，并且相鄰信道會有干擾。這會大大影響廣播收聽的質(zhì)量和美感。

高質(zhì)量的發(fā)射機(jī)都希望各級放大器諧波失真小，因此設(shè)計(jì)放大器時，都注意到減少失真的問題。影響諧波失真的因素很多，主要可歸為三類：

第一，音頻系統(tǒng)各級的異態(tài)或設(shè)計(jì)不佳。第二，寬帶負(fù)反饋系統(tǒng)不好。第三，被調(diào)級調(diào)幅線性不良，設(shè)備中的元件，如小型電子管、電解電容等老化。

對于失真來說，根據(jù)上述三條理由，應(yīng)采取逐級分段排除的辦法，找出影響失真的主要因素。

二、造成非線性失真的因素

（一）低頻系統(tǒng)的工作狀態(tài)

根據(jù)失真特點(diǎn)總結(jié)出產(chǎn)生失真的原因以及處理方法：

1.特點(diǎn)：正峰平頂。（1）當(dāng)失真信號出現(xiàn)輸入波形有平頂時，需要處理信號源。（2）當(dāng)現(xiàn)象是陽極靜止電流偏小，工作在非線性區(qū)時，需要將偏壓往正向調(diào)整或調(diào)整陽壓、簾柵壓。若發(fā)生在副調(diào)級，應(yīng)降低其內(nèi)阻，提高其輸出。或改動調(diào)幅變壓器的抽頭，降低調(diào)幅級陽壓利用系數(shù)。（3）當(dāng)現(xiàn)象為下一級有柵流時，需要斷開下級，先調(diào)本級。將下級偏壓往負(fù)方向移動，可消除柵流。（4）負(fù)載偏低時，適當(dāng)加大。（5）電子管老化或絲壓偏低，換管或調(diào)壓。

2.特點(diǎn)：負(fù)峰平頂。（1）本級有柵流時，偏壓往負(fù)向調(diào)整。（2）負(fù)載偏低時，加大負(fù)載。（3）電子管老化或絲壓偏低，換管或調(diào)壓。

3.正負(fù)峰有尖頂?，F(xiàn)象為三次濾波偏大時，需要展寬頻帶，加深負(fù)反饋。

4.增益偏低。（1）設(shè)計(jì)余量太小，需要加大增益，留有足夠的負(fù)反饋量。（2）電子管老化，更換管子。

5.反饋振蕩或負(fù)阻振蕩。（1）負(fù)反饋過量時，根據(jù)失真大小與反饋量綜合調(diào)整，留下6dB保護(hù)率。（2）負(fù)阻振蕩（三極管表現(xiàn)在柵極，四極管表現(xiàn)在簾柵極），這時可以更換電子管、采用RC網(wǎng)絡(luò)消除振蕩或采用電阻吸收的方法，消除振蕩。

6.高頻被調(diào)級引起的失真。（1）四極管陽簾同調(diào)有相位差，調(diào)幅深度比例不合適，找出移相原因，調(diào)整調(diào)幅深度比例。（2）激勵不足時，加大激勵。

（二）負(fù)反饋系統(tǒng)

測試負(fù)反饋需要分別測出加與不加負(fù)反饋時兩種狀態(tài)的失真，每種狀態(tài)又分低調(diào)幅和高調(diào)幅兩種。為了防止發(fā)射機(jī)過調(diào)幅，最好先輸入無反饋的信號，然后再加上負(fù)反饋。

對于初調(diào)的新機(jī)器，可以測到15kHz、30kHz，甚至更寬的頻帶，看負(fù)反饋的量到什么頻率時最小。如果有反饋的失真大于無反饋的失真，就說明失真過大的原因出在反饋系統(tǒng)里。

負(fù)反饋是改善失真指標(biāo)的重要手段，不管是陽極調(diào)制機(jī)、自動陽極調(diào)制機(jī)、脈寬調(diào)制機(jī)或脈沖階梯調(diào)制發(fā)射機(jī)都用負(fù)反饋。但由于調(diào)制方式的不同，有的機(jī)器反饋量很大，不但有內(nèi)反饋，還有外反饋。陶瓷四極管往往被用于陽極調(diào)制機(jī)調(diào)幅器的末級，為了提高效率，減少維護(hù)費(fèi)用，選用工作點(diǎn)的起始陽流很小，工作在特性曲線的彎曲部分，勢必造成很大的失真，為了解決這個矛盾，有的機(jī)器負(fù)反饋需要加到30dB。

（三）被調(diào)級調(diào)幅線性不佳

陽極調(diào)制級的調(diào)幅變壓器，是決定通帶內(nèi)失真的關(guān)鍵設(shè)備之一。發(fā)射機(jī)的電子管工作在特性曲線的彎曲部分，這就會使發(fā)射機(jī)的輸出信號產(chǎn)生非線性失真。而這種現(xiàn)象可以分成兩類進(jìn)行分析，第一，選擇不當(dāng)?shù)牟僮鼽c(diǎn)（過高或過低）；第二，電壓過大的信號。

當(dāng)柵負(fù)壓過大時，工作點(diǎn)（Q）太低，使得電子管工作在下端彎曲部分的特性曲線，陽極電流的副半周被展平，從而產(chǎn)生一個顯著的非線性失真。當(dāng)柵負(fù)壓太小，使電子管工作在上端彎曲部分的特性曲線，陽極電流的正半周被展平，也產(chǎn)生了失真。當(dāng)電子管的工作點(diǎn)選擇正確了，可是由于信號電壓太強(qiáng)，所以陽極電流的正半周和負(fù)半周都被展平了，使得信號曲線出現(xiàn)扭曲失真。只有當(dāng)柵負(fù)壓正常，并選擇了適當(dāng)?shù)男盘栒穹蔷€性失真就變得很小。

總結(jié)得出：當(dāng)發(fā)射機(jī)的放大器具有非線性失真的情況下，如果輸入的是一個正弦波，經(jīng)過放大器后就變成了非正弦的，并且可以分解成直流電、基波和高次諧波成分。由此可知，經(jīng)由放大器輸出的音頻信號帶有新的頻率成分，是非線性失真的特點(diǎn)。

基于以上分析和說明，我們可以肯定音頻信號中含有非線性失真是有害的，通過實(shí)際測試可以得知：放大器的非線性失真使得它在放大語言類節(jié)目時，聲音質(zhì)量明顯下降，出現(xiàn)聲音嘶啞、語言模糊的情況。因此，選擇正確的工作點(diǎn)（Q）和信號電壓，使放大器工作在電子管特性曲線的直線部分，可以有效減小非線性失真，這就是電子管的甲類工作狀態(tài)。而乙類和甲乙類的工作狀態(tài)都會產(chǎn)生較大的非線性失真，這就需要運(yùn)用推挽電路來減小信號中的非線性失真。

［1］418E/F100kW短波發(fā)射機(jī)編寫小組.廣播電視發(fā)送與傳輸維護(hù)手冊［M］.廣電總局無線電管理局編印，2003：493-512.

［2］郭寶璽.大功率新型短波發(fā)射機(jī)射放技術(shù)［M］.廣電總局無線電管理局編印，1997：362.

［3］劉長年，吳名森，王福全，舒血峰.廣播發(fā)送技術(shù)［M］.無線電臺管理局編印，1999：236.

［4］張學(xué)田，李英華，尤鞏圻，劉洪才.廣播電視技術(shù)手冊（第六分冊：發(fā)送技術(shù)）［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2000：336-412.

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