【题目编号】MC2-1252
【题目】虽然电路中的非线性失真主要来自有源器件，但是无源滤波器中的电感或变压器在其磁芯趋于饱和时也会产生同样的失真。此外，包含多个频率分量的信号通过滤波器后还会发生线性失真。这种失真可能包括：
【答案】AB（多选题）
[A]频率失真
[B]相位失真
[C]偶次谐波
[D]奇次谐波
考点速览
这道题先讲了两件事：电感与变压器磁芯饱和会让无源滤波器产生和有源器件一样的非线性失真；多个频率分量的信号通过滤波器后还会发生线性失真。问的是后者可能包括哪些。正确项是频率失真与相位失真，另两项偶次谐波与奇次谐波属于非线性失真的产物。抓住有没有产生新的频率分量这条分界线，本题就只剩下读题。
无源器件也会产生非线性失真
习惯上认为失真是有源器件的事——三极管、场效应管的伏安特性弯曲，放大时压缩波形，产生谐波与互调。但无源器件并非天然线性。电感的磁芯有饱和磁通密度，通过线圈的电流一大，磁芯进入饱和区，磁导率下降，电感量随电流变化；变压器的磁芯同理，铁磁材料的磁化曲线本身是弯曲的，磁滞回线也不是直线。信号电流让磁芯沿弯曲的曲线来回走一趟，输出波形就不再是输入波形的等比放大，谐波与互调分量随之出现。这也是大功率发射机的输出滤波器与平衡不平衡变换器要留足磁芯余量的原因。
线性失真只有两种面孔
线性失真的前提是电路本身线性，满足叠加原理：输入是两个频率之和，输出就是两个频率分别作用结果的叠加，频谱里不会冒出输入没有的频率。它对信号做的事只有两件：对不同频率的增益不一样，各频率分量的幅度比例被改变；对不同频率的相移不一样，各频率分量的相位关系被改变。前者叫幅度频率失真，简称频率失真；后者叫相位频率失真，简称相位失真。
两种失真都改变波形，但都不改变频谱成分。一个方波由基波与若干奇次谐波组成，如果电路对高次谐波的增益偏小，合成后的方波边沿变圆；如果电路对高次谐波的延迟偏大，合成后的方波边沿出现倾斜或过冲。两种情况下频谱里仍然只有原来那些频率，没有新的谱线。
逐项辨析
选项 A 正确。频率失真说的就是各频率分量的幅度比例发生变化，例如宽带放大器低频增益不足或高频增益下降，使信号频谱被削成另一副样子。它符合线性失真的定义：不产生新的频率分量。
选项 B 正确。相位失真指不同频率分量经过电路后相位延迟不一致，各分量的时间关系被挪动。它同样不产生新频率，与频率失真并列构成线性失真的两种形式。
选项 C 错在把非线性产物算进了线性失真。偶次谐波是频率为基波整数倍且倍数为偶数的新分量，只有电路存在非线性、输出出现谐波时才会产生，线性电路无论怎样改变增益与相位都变不出它。
选项 D 错在同样的问题上。奇次谐波也是输入频谱里原本没有的新频率分量，属于非线性失真的典型表现。把磁芯饱和那一句话与这一问对照着读，就能看出命题人特意把非线性失真的产物放在选项里当靶子。
线性失真从哪里来
滤波器的线性失真源于它的幅频与相频特性。为了保证边带抑制，滤波器在通带边缘下降得越快越好，但下降得越快，相位响应就越不平坦，群时延在边沿处的起伏也越大，于是频率失真与相位失真往往同时出现。放大器的高频滚降、耦合电容造成的低频衰减、变压器漏感与分布电容形成的谐振点，同样会同时改动幅频与相频。宽带有线电视与数字通信链路上常设均衡电路，把幅度与群时延一起校正，就是为了把这两项线性失真压到允许范围内。它们的共同点是输出频谱里没有新频率，只是原有分量的幅度与相位关系被改写。
用频谱一眼分辨失真类型
判断方法可以固定成两步。第一步看输出频谱有没有输入没有的频率：没有，就是线性失真，问题出在幅频特性或相频特性上；有，就是非线性失真，接着看这些新分量是谐波还是互调产物。第二步看失真与信号幅度的关系：线性失真与信号幅度基本无关，换小信号依旧存在，幅度减半失真形态不变；非线性失真随信号幅度变化，信号越小谐波与互调越低，减小电平往往能明显改善。测量上，总谐波失真与互调失真测的是非线性，幅频响应与群时延特性测的是线性，各管一摊，不要互相替代。
应试要点
一条判据管整题：频谱里多出新的频率分量，是非线性失真，看谐波与互调；频谱成分不变、只是幅度比例或相位关系被改了，是线性失真，看频率失真与相位失真。本题问线性失真，答案就是频率失真与相位失真这两项。
