【题目编号】MC3-1231
【题目】正弦交流信号通过下列哪些电路时会产生高次谐波？
【答案】ABC（多选题）
[A]二极管整流器
[B]二极管检波器
[C]二极管环形调制器
[D]调谐在信号整倍频率上的选频网络
考点速览
题目问正弦交流信号通过哪些电路会产生高次谐波，答案是前三项：二极管整流器、二极管检波器、二极管环形调制器。第四项"调谐在信号整倍频率上的选频网络"被排除。这道题统一考一件事——谐波只由非线性产生，无源线性网络只能挑选已有的频率成分，不能创造新的。
把三项正确答案摆在一起看，它们的共同点非常清楚：每一项里都有二极管，而二极管是典型的非线性器件。选项的排列其实是在暗示这条线索，只是要答题人说得出道理。
谐波的来源只有一个：非线性
正弦波是最"干净"的波形，它只含一个频率。要让它变出二倍频、三倍频，必须把波形弄歪。器件的传输特性只要不是一条直线，输出就会偏离原来的正弦形，而任何偏离正弦的周期波形，按傅里叶级数（Fourier series）展开之后，除基波之外还有各次谐波。波形歪得越厉害，高次谐波的含量越多。
从这个角度看，判断一个电路能不能产谐波，只需问一句：信号经过它时，输出与输入还成比例吗。成比例，就是线性，出不了谐波；不成比例，就是非线性，谐波必然出现。
二极管正好是"不成比例"的典型。它的伏安特性是指数型或者平方律型的曲线，小信号时近似平方，大信号时一边导通一边截止。正向导通时电流随电压迅速上升，反向截止时电流几乎为零，这种单方向的导通能力把完整正弦波削成了半个，谐波含量相当可观。
逐项辨析
选项 A 二极管整流器产谐波。整流器的任务是把交流变成单向脉动，靠的就是二极管只让一个方向导通。正弦波被切掉半个周期以后，波形里除了基波，还有明显的二次、三次乃至更高次谐波。在用电场合这是要治理的污染，在倍频电路里恰恰是可以利用的原料——同一个现象，站在不同立场评价完全不同。
选项 B 二极管检波器产谐波。检波器也是二极管当家，它处理的是已调的高频信号，输出端靠电容把高频旁路掉，留下音频包络。信号在二极管内部经历的仍然是非线性的整流过程，谐波照样产生。检波器输出端一般要加射频滤波，目的之一就是不让这些谐波和残余载波漏到后面的音频电路里去。
选项 C 二极管环形调制器产谐波。环形调制器（ring modulator）由四只二极管接成环状，靠本机信号把二极管当成快速开关来通断。开关动作在数学上等价于把输入信号乘以一个方波，方波的频谱包含丰富的奇次谐波，因此输出的组合频率远不止和频与差频两项，还会带出更高阶的产物。变频损耗和杂散指标里有一部分正是这些高次成分的贡献。
选项 D 调谐在信号整倍频率上的选频网络不产谐波。这一项要仔细读：它说的是"选"，不是"生"。选频网络由电感和电容这类无源元件组成，在理想情况下是线性的。输入只有基波时，无论回路调到哪里，输出里也只有基波，只是幅度随失谐程度下降而已。它能把已有的谐波挑出来，前提是前面已经有人把谐波造出来了。把"选"当成"生"，是这个选项的破绽所在。
生谐波与选谐波：一条产线的两道工序
把倍频器和选频网络的关系想成一条产线，两道理路就顺了。非线性器件是原料车间，负责把干净的正弦波"打碎"，产出一堆整数倍的频率成分；选频网络是分拣车间，负责把需要的那一份挑出来、其余压下去。
缺了原料车间，分拣车间无货可分。缺了分拣车间，原料车间给出的是一锅杂烩，直接送出去就是严重的谐波污染。所以实际的倍频器两级都少不了，这也正好对应倍频器工作原理那两句话。
放到干扰治理上看，同一个道理反过来用。设备产生谐波的地方一定在非线性环节：整流电源、末级功放的过激励、检波管、混频器。而谐波传出去之前能不能被拦住，靠的是滤波和屏蔽，也就是"选"和"挡"的功夫。查谐波干扰时，先找非线性源，再查滤波环节，顺序就是这样。
应试要点
一句判据足够：谐波来自非线性，线性网络不会创造频率。看到电路名里带二极管、带混频、带整流、带检波，基本都与谐波有关；看到带"选频""调谐""滤波"字样的无源网络，它只做取舍，不做生成。
再记一个波形判据：输出波形一旦不再是纯正弦，就必然含有谐波。削顶、削底、半波丢失、开关相乘，都是"不再正弦"的具体样子，对应整流、检波、环形调制这三类电路。
