PSM100KW短波发射机中非线性失真的定义及产生的原因

秦文静

（国家新闻出版广电总局　五七二台，北京　101109）



PSM100KW短波发射机中非线性失真的定义及产生的原因

秦文静

（国家新闻出版广电总局五七二台，北京101109）

本文从非线性失真的概念入手，准确阐述了PSM100KW短波发射机中非线性失真对广播发送的危害以及通过实验的方法发现的非线性失真产生的原因。

非线性失真；谐波失真；负反馈系统；调幅线性不佳

一、非线性失真的定义

由于PSM调制所输出的信号为阶梯型音频信号，阶梯波纹无法避免导致失真的产生。“根据部标，谐波失真的定义是：发射机用单一频率的正弦音频信号调幅时，由于高频放大器的非线性和调制器的非线性，会产生各次谐波分量，各次谐波分量的均方根值与基波有效值之比，即为谐波失真。THD表示谐波失真。

音频信号的非线性失真现象，使得放大器的效率和互调失真性能指标大大降低，从而降低了通信质量，并且相邻信道会有干扰。这会大大影响广播收听的质量和美感。

高质量的发射机都希望各级放大器谐波失真小，因此设计放大器时，都注意到减少失真的问题。影响谐波失真的因素很多，主要可归为三类：

第一，音频系统各级的异态或设计不佳。第二，宽带负反馈系统不好。第三，被调级调幅线性不良，设备中的元件，如小型电子管、电解电容等老化。

对于失真来说，根据上述三条理由，应采取逐级分段排除的办法，找出影响失真的主要因素。

二、造成非线性失真的因素

（一）低频系统的工作状态

根据失真特点总结出产生失真的原因以及处理方法：

1.特点：正峰平顶。（1）当失真信号出现输入波形有平顶时，需要处理信号源。（2）当现象是阳极静止电流偏小，工作在非线性区时，需要将偏压往正向调整或调整阳压、帘栅压。若发生在副调级，应降低其内阻，提高其输出。或改动调幅变压器的抽头，降低调幅级阳压利用系数。（3）当现象为下一级有栅流时，需要断开下级，先调本级。将下级偏压往负方向移动，可消除栅流。（4）负载偏低时，适当加大。（5）电子管老化或丝压偏低，换管或调压。

2.特点：负峰平顶。（1）本级有栅流时，偏压往负向调整。（2）负载偏低时，加大负载。（3）电子管老化或丝压偏低，换管或调压。

3.正负峰有尖顶。现象为三次滤波偏大时，需要展宽频带，加深负反馈。

4.增益偏低。（1）设计余量太小，需要加大增益，留有足够的负反馈量。（2）电子管老化，更换管子。

5.反馈振荡或负阻振荡。（1）负反馈过量时，根据失真大小与反馈量综合调整，留下6dB保护率。（2）负阻振荡（三极管表现在栅极，四极管表现在帘栅极），这时可以更换电子管、采用RC网络消除振荡或采用电阻吸收的方法，消除振荡。

6.高频被调级引起的失真。（1）四极管阳帘同调有相位差，调幅深度比例不合适，找出移相原因，调整调幅深度比例。（2）激励不足时，加大激励。

（二）负反馈系统

测试负反馈需要分别测出加与不加负反馈时两种状态的失真，每种状态又分低调幅和高调幅两种。为了防止发射机过调幅，最好先输入无反馈的信号，然后再加上负反馈。

对于初调的新机器，可以测到15kHz、30kHz，甚至更宽的频带，看负反馈的量到什么频率时最小。如果有反馈的失真大于无反馈的失真，就说明失真过大的原因出在反馈系统里。

负反馈是改善失真指标的重要手段，不管是阳极调制机、自动阳极调制机、脉宽调制机或脉冲阶梯调制发射机都用负反馈。但由于调制方式的不同，有的机器反馈量很大，不但有内反馈，还有外反馈。陶瓷四极管往往被用于阳极调制机调幅器的末级，为了提高效率，减少维护费用，选用工作点的起始阳流很小，工作在特性曲线的弯曲部分，势必造成很大的失真，为了解决这个矛盾，有的机器负反馈需要加到30dB。

（三）被调级调幅线性不佳

阳极调制级的调幅变压器，是决定通带内失真的关键设备之一。发射机的电子管工作在特性曲线的弯曲部分，这就会使发射机的输出信号产生非线性失真。而这种现象可以分成两类进行分析，第一，选择不当的操作点（过高或过低）；第二，电压过大的信号。

当栅负压过大时，工作点（Q）太低，使得电子管工作在下端弯曲部分的特性曲线，阳极电流的副半周被展平，从而产生一个显著的非线性失真。当栅负压太小，使电子管工作在上端弯曲部分的特性曲线，阳极电流的正半周被展平，也产生了失真。当电子管的工作点选择正确了，可是由于信号电压太强，所以阳极电流的正半周和负半周都被展平了，使得信号曲线出现扭曲失真。只有当栅负压正常，并选择了适当的信号振幅，非线性失真就变得很小。

总结得出：当发射机的放大器具有非线性失真的情况下，如果输入的是一个正弦波，经过放大器后就变成了非正弦的，并且可以分解成直流电、基波和高次谐波成分。由此可知，经由放大器输出的音频信号带有新的频率成分，是非线性失真的特点。

基于以上分析和说明，我们可以肯定音频信号中含有非线性失真是有害的，通过实际测试可以得知：放大器的非线性失真使得它在放大语言类节目时，声音质量明显下降，出现声音嘶哑、语言模糊的情况。因此，选择正确的工作点（Q）和信号电压，使放大器工作在电子管特性曲线的直线部分，可以有效减小非线性失真，这就是电子管的甲类工作状态。而乙类和甲乙类的工作状态都会产生较大的非线性失真，这就需要运用推挽电路来减小信号中的非线性失真。

［1］418E/F100kW短波发射机编写小组.广播电视发送与传输维护手册［M］.广电总局无线电管理局编印，2003：493-512.

［2］郭宝玺.大功率新型短波发射机射放技术［M］.广电总局无线电管理局编印，1997：362.

［3］刘长年，吴名森，王福全，舒血峰.广播发送技术［M］.无线电台管理局编印，1999：236.

［4］张学田，李英华，尤巩圻，刘洪才.广播电视技术手册（第六分册：发送技术）［M］.北京：国防工业出版社，2000：336-412.

TN838

A

1674-8883（2016）09-0318-01