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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

        2016-09-02 11:58:42秦文靜
        新聞研究導(dǎo)刊 2016年9期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射機(jī)信號(hào)

        秦文靜

        (國(guó)家新聞出版廣電總局 五七二臺(tái),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(guó)家新聞出版廣電總局五七二臺(tái),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(duì)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(hào)為階梯型音頻信號(hào),階梯波紋無法避免導(dǎo)致失真的產(chǎn)生。“根據(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(hào)調(diào)幅時(shí),由于高頻放大器的非線性和調(diào)制器的非線性,會(huì)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(hào)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(huì)有干擾。這會(huì)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(jí)放大器諧波失真小,因此設(shè)計(jì)放大器時(shí),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(jí)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(jí)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(duì)于失真來說,根據(jù)上述三條理由,應(yīng)采取逐級(jí)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(hào)出現(xiàn)輸入波形有平頂時(shí),需要處理信號(hào)源。(2)當(dāng)現(xiàn)象是陽(yáng)極靜止電流偏小,工作在非線性區(qū)時(shí),需要將偏壓往正向調(diào)整或調(diào)整陽(yáng)壓、簾柵壓。若發(fā)生在副調(diào)級(jí),應(yīng)降低其內(nèi)阻,提高其輸出。或改動(dòng)調(diào)幅變壓器的抽頭,降低調(diào)幅級(jí)陽(yáng)壓利用系數(shù)。(3)當(dāng)現(xiàn)象為下一級(jí)有柵流時(shí),需要斷開下級(jí),先調(diào)本級(jí)。將下級(jí)偏壓往負(fù)方向移動(dòng),可消除柵流。(4)負(fù)載偏低時(shí),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(jí)有柵流時(shí),偏壓往負(fù)向調(diào)整。(2)負(fù)載偏低時(shí),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(shí),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(shí),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(shí)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(jí)引起的失真。(1)四極管陽(yáng)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(lì)不足時(shí),加大激勵(lì)。

        (二)負(fù)反饋系統(tǒng)

        測(cè)試負(fù)反饋需要分別測(cè)出加與不加負(fù)反饋時(shí)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(hào),然后再加上負(fù)反饋。

        對(duì)于初調(diào)的新機(jī)器,可以測(cè)到15kHz、30kHz,甚至更寬的頻帶,看負(fù)反饋的量到什么頻率時(shí)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(yáng)極調(diào)制機(jī)、自動(dòng)陽(yáng)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(yáng)極調(diào)制機(jī)調(diào)幅器的末級(jí),為了提高效率,減少維護(hù)費(fèi)用,選用工作點(diǎn)的起始陽(yáng)流很小,工作在特性曲線的彎曲部分,勢(shì)必造成很大的失真,為了解決這個(gè)矛盾,有的機(jī)器負(fù)反饋需要加到30dB。

        (三)被調(diào)級(jí)調(diào)幅線性不佳

        陽(yáng)極調(diào)制級(jí)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(huì)使發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)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(hào)。

        當(dāng)柵負(fù)壓過大時(shí),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(yáng)極電流的副半周被展平,從而產(chǎn)生一個(gè)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(yáng)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(hào)電壓太強(qiáng),所以陽(yáng)極電流的正半周和負(fù)半周都被展平了,使得信號(hào)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?hào)振幅,非線性失真就變得很小。

        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(gè)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(hào)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(hào)中含有非線性失真是有害的,通過實(shí)際測(cè)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(shí),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(hào)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(huì)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(hào)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(cè)[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(zhǎng)年,吳名森,王福全,舒血峰.廣播發(fā)送技術(shù)[M].無線電臺(tái)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(cè)(第六分冊(cè):發(fā)送技術(shù))[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2000:336-412.

        TN838

        A

        1674-8883(2016)09-0318-01

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