【题目编号】MC1-1219
【题目】电路的“非线性失真”是指该电路的输出信号与输入信号相比发生了下列改变：
【答案】A
[A]产生了新的频率分量
[B]各频率分量的比例发生了改变
[C]信号的幅度发生了改变
[D]不同频率分量的相位延迟发生了改变
考点速览
失真是放大器绕不开的话题，但失真分成性质完全不同的两大类：线性失真（linear distortion）与非线性失真（nonlinear distortion）。区分它们的判据只有一条——输出信号里有没有出现输入信号中原本不存在的频率分量。名字里的「线性」说的不是失真轻微，而是这类失真由线性网络就能造成。
新频率分量是哪里冒出来的
罪魁祸首是器件的非线性传输特性。晶体管的输入输出关系不是一条严格的直线，把这根曲线在某一点附近展开成幂级数，除了一次项，还会有平方项、立方项以及更高次项，这些高次项就是非线性失真的来源。
输入一个角频率为 ω 的单频信号，代入含平方项的表达式，二倍角公式会把它变成两倍频率加上一个直流项；代入含立方项的部分，则会产生三倍频率以及原频率上的附加项。频率成分从一个变成一串，并且这一串都是输入频率的整数倍。如果输入同时有两个频率，还会派生出两者之和、两者之差以及诸如两倍其一减另一这类组合，统称互调产物（intermodulation product）。它们的共同点是：在输入信号的频谱里找不到落脚点。
线性失真：不添新料，只改配比
线性网络能造成的失真只有两种表现。第一种是各频率分量的比例被改变，因为网络对不同频率的增益不一样，输出波形看起来变了形，但频谱上的频率位置一个没多一个没少。第二种是各频率分量的相位延迟不一致，由于群时延不平坦，波形在时间轴上被重新拼装，形状同样会变。
这两种失真都可以用线性手段校正：在幅频特性上做均衡，在相频特性上做补偿。预加重与去加重、均衡器、相位均衡网络都属于此列。非线性失真则不同，新生的频率分量与有用信号在频域上分离得再远，也不是一个线性网络能够消掉的，只能从源头上减少——降低工作电平、加深负反馈、改用平衡结构。
一个常被忽略的对应关系是：线性失真不改变信号的频谱骨架，所以只看频谱仪的谱线位置看不出问题，必须看各条谱线的高度与相位关系；非线性失真则会在频谱上直接多出谱线，一眼就能认出来。测量时一个用扫频法看幅频特性，一个用双音法看互调产物的电平，工具与判据都不相同。
逐项辨析
选项 A 正确。「产生了新的频率分量」抓住了非线性失真的定义性特征，也是它区别于线性失真的唯一判据。
选项 B 错误。「各频率分量的比例发生了改变」是幅频失真，典型来源是线性网络的频率响应不平坦，比如耦合电容取值偏小导致低频增益下降。这类改变的只是配比，频谱上的频率位置没有增加，属于线性失真。
选项 C 错误。「信号的幅度发生了改变」只是增益不同而已。放大倍数变小或变大不会改变波形形状，也不会新增频率成分，把它称作失真本身就不准确，更谈不上非线性失真。
选项 D 错误。「不同频率分量的相位延迟发生了改变」是相频失真，又叫群时延失真。线性网络里的电抗元件对不同频率呈现不同相移，波形因此被改变，但频率成分依旧只有那些，同样属于线性失真范畴。
这个区分在业余电台里有什么用
发射机末级一旦工作到非线性区，输出的谐波与互调产物会直接落到邻近频道上，形成邻道干扰与杂散发射。抑制办法无非几条：把工作电平压在压缩点以下，用自动电平控制（ALC）防止过激励，用推挽或双平衡结构抵消偶次谐波与偶次互调，用负反馈拓宽线性范围。这些措施针对的都是器件曲线的弯曲程度。
接收机一侧同样如此。强信号进入前端时，混频器与放大器的非线性会把两个强台「混」出新的频率，落在本来干净的频率上，听起来像是凭空多出来的信号。同一条物理规律，在发射端表现为污染别人，在接收端表现为被别人污染。
应试要点
一句话判据：冒出新的频率分量，就是非线性失真；只改变各分量的幅度比例或相位延迟，就是线性失真。看到「比例改变」「幅度改变」「相位延迟改变」出现在非线性失真的选项里，一律排除。
