【题目编号】MC1-0447
【题目】无论是 FM 还是 SSB 调制, 向发射机的话筒输入端施加 10 倍于规定输入电压的音频信号, 最可能的结果是:
【答案】A
[A]信号失真。大量的谐波和互调产物还可能促使发射带宽增加,通信质量下降
[B]通信距离有效延长了,信号听起来也更加饱满
[C]通信距离有效延长了,只是信号听上去失真了
[D]发射功率超过额定值,发射机的末级射频功率器件会因此烧毁
考点速览
这道题问的是发射机音频输入端被严重过激励(overdrive)之后会发生什么。话筒输入端有一个额定的音频电压,题目把它放大到十倍,再问"最可能的结果"。四个选项里只有一个在讲失真与频谱恶化,另外三个分别在讲"传得更远""声音更饱满""烧掉末级功率管"——都是在引诱你把"输入更大"直接翻译成"输出更强"。真正要考的判据只有一条:话筒输入电平管的是调制度,不管发射功率。
话筒输入端的额定电平是什么意思
发射机说明书给出的额定输入电平(rated input level),指的是让机器达到规定调制度的那个音频电压,通常在几毫伏到几十毫伏这个量级。设计良好的发射机,从话筒放大器、平衡调制器到末级功放,整条链路在小信号下是线性的:音频进来什么形状,射频包络(单边带则是边带幅度分布)就原样带出去什么形状。
十倍电压听起来不算夸张,换算成功率是整整一百倍,换算成分贝是提升二十分贝。原来几毫伏的信号变成几十毫伏,早已跨过线性工作区。单边带发射机里,这个越界的音频先被平衡调制器搬到射频上,再经边带滤波器取出一个边带;调频发射机里,音频直接推动压控振荡器或相位调制器改变载频。无论哪条路,一旦输入超出设计上限,后面的电路就只能"削"。
削波:失真、谐波与互调产物
波形被削平的过程叫削波(clipping)。一个正弦波被削去顶部,频谱上就多出二次、三次乃至更高次的谐波(harmonic);而话音本身是多音信号,多个频率成分共同通过非线性器件时,彼此还会混出和频与差频,这就是互调产物(intermodulation product,常缩写作 IMD)。互调产物的麻烦在于它不一定落在谐波那种"成倍频"的位置,而是密密地挤在话音频谱的旁边和内部,既破坏了原信号的保真度,又向外扩出了一圈本来不该有的能量。
在单边带发射机里,音频失真的后果直接映射到射频带宽上:音频高频分量被削出来越多,边带就被撑得越宽。如果机器带自动电平控制(Automatic Level Control,ALC)或语音压缩(speech compressor),过激励还会让 ALC 持续动作,把整个话音压在限幅点上,产生更密的互调,带宽进一步超出必要带宽(necessary bandwidth)。
调频发射机的情况更直观。调频话的信息载在瞬时频偏上,音频幅度越大频偏越大。频偏超出机器允许的最大频偏,就是"过调制"。过调制一方面让限幅器切掉语音峰值造成失真,另一方面瞬时频偏越大,卡森带宽所描述的频谱就越宽。带宽一宽,能量就溢到相邻信道里去,构成对邻台的干扰(adjacent channel interference)。
为什么"传得更远"是不成立的
辐射出去多少功率,由末级功放、电源电压和天线系统决定,话筒输入电平完全不参与这个决定。把话筒音量推大,输出功率不会随之增加,被改变的只是"这些功率以什么形状辐射出去"。削波之后,一部分功率从有用的语音分量转移到了谐波与互调产物上,接收端听到的反而是可懂度更差的声音。短时觉得"响",是因为削波让波形更接近方波,平均功率上升、峰值被压平,听感上更"冲";但清晰度、自然度都在下降。通信距离由功率、天线增益、传播条件共同决定,与话筒电平无关。
逐项辨析
选项 A 正确。过激励使调制电路进入非线性区,产生削波失真与大量谐波、互调产物;这些多余的频率成分把发射带宽撑宽,干扰邻近信道,通信质量随之下降。这是过激励最直接、最普遍的后果。
选项 B 错。它把"输入信号更大"错误地等同于"输出功率更大"。发射功率不变,距离不会延长;所谓"声音更饱满"实际是削波造成的失真听感,不是信号变好。
选项 C 错。它承认了失真,却仍然把"距离有效延长"当成结论,犯了与选项 B 同样的错误:功率没有增加,距离就不会延长。
选项 D 错。这个说法夸大了后果,也搞错了顺序。过激励首先表现为失真与频谱恶化,而不是功率超额。多数发射机设有 ALC、过流保护与温度保护,末级射频功率器件并不必然烧毁;题目问的是"最可能",失真是必然出现的,烧管则不是。
应试要点
记住一组换算与一条因果链。十倍电压等于二十分贝,等于功率一百倍。过激励的连锁反应是:输入超出线性区——削波失真——谐波与互调产物增多——发射带宽变宽——邻道干扰——通信质量下降。
再记住两个旋钮的分工:话筒增益(或麦克风电平)管调制度,功率旋钮管发射功率。推话筒不会让台站"更有力",只会让它"更吵、更宽、更难听"。