基本介紹
- 中文名：線性失真
- 外文名：LinearizationDistortion
- 套用學科：通信
類比說明,
類比說明
現象類比：一個單位的採購人員為了向領導表現自己的採購能力強，經常說自己能買到打折的好東西。領導委託他買粉筆，買回來後他說：“我的人緣超好，原價100元的粉筆，給我打了9折，才90元（其實本身就值90元）。”又一次買回來桌椅板凳，他說：“原價10000元的東西，給我打了7折，才7000元（其實本身就值7000元）。”同一類東西，他獲得的折扣一樣（類似射頻器件對同一個頻率的信號，輸入和輸出滿足一定的線性對應關係）；不同的東西，他獲得的折扣又不一樣（類似射頻器件對不同頻率的信號，輸入和輸出的線性對應關係不一樣），如圖1所示。一次領導委託他給災區捐款500元，回來後他眉飛色舞地給大家描述：“又給我打折了，我們要捐500，打8折，只收400！”大家無語。
圖1 商品價格失真
圖1 商品價格失真線性失真就是射頻器件輸出的幅值變化特性和相位偏移特性對不同頻率的輸入有很大的不同。很多射頻信號，由很多不同的頻率分量組成，輸出端的合成信號在幅值和相位上與輸入相比就會有一定程度的失真。如圖2所示。
圖2 線性失真示例圖
圖2 線性失真示例圖通常放大電路的輸入信號是多頻信號，如果放大電路對信號的不同頻率分量具有不同的增益幅值或者相對相移發生變化，就使輸出波形發生失真，前者稱為幅度失真，後者稱為相位失真，兩者統稱為頻率失真。注意：頻率失真是由電路的線性電抗元件引起的，故又稱線性失真，其特徵是輸出信號中不產生輸入信號中所沒有的新的頻率分量。
所有的放大器，在理論上都不可能成為無失真傳輸系統。放大器，如果忽略低頻截止頻率的影響（因為高頻截止頻率往往遠遠低頻截止頻率）為一低通濾波器。如果不忽略低頻截止頻率影響（因為低頻對音頻來說很重要），則為一帶通濾波器。由於電晶體為一電阻電容的混合參數所構成的器件（如各種形式參數模型所反應），由於電容的容抗中含有頻率參數，不同的頻率對應於不同的容抗，所以放大器不可能做到對其通頻帶內的所有信號放大倍數為常數。
這樣，也就不滿足本段開始所述的條件
1、而且電容的電壓和電流並非同相位，所以不同的頻率就對應著不同的相移，就不能滿足條件
2、不滿足條件1的失真，我們稱做幅度失真（幅頻失真），不滿足條件2的失真，我們稱為相位失真（相頻失真）。
根據傅立葉分析的基本理論，任何一周期信號都可以分解為其直流分量，基波分量和個次諧波分量的加權。所謂諧波，就是頻率為基波整數倍的餘弦信號。若為基波的N倍，即稱為N次諧波。可見，如果一個系統對不同頻率分量的放大倍數不同，那么對不同的諧波分量將有不同的放大倍數。當一個信號通過系統之後，各諧波分量的幅度發生了改變，加權後將不能真實反應原信號。這樣產生的失真，既為幅度失真。再者，從相位的角度來考慮，如果原信號的各次諧波通過這個系統，產生了不同的相移（表現在時域既為不同的延遲），則系統輸出的各次諧波加權之後，也不能真實反應原信號，這樣產生的失真，既為相位失真。這兩種失真，僅僅是各次諧波的幅度、相位產生了變化，但系統並沒有產生新的諧波頻率，所以稱為線性失真。降低線性失真的方法，可以展寬放大器的通頻帶，使其在工作頻率內（如音頻為20HZ-20KHZ）近似滿足無失真傳輸條件。但是，受電晶體特性影響（如截止頻率Ft）無限制展寬通頻帶是不可能的，而且在展寬通頻帶的同時，會帶來其它弊端，尤其是會引入噪聲。如熱噪等，其都和頻頻寬度相關。前人實驗表明，人耳對相頻失真表現得不敏感，但人眼對相頻特性及其敏感，所以不同的放大器，頻頻寬度視要求而定。
