مُقَسِّم الخط

في معالجة الإشارات ، تعتبر الدوائر الخطية دوائر إلكترونية تعمل على تحسين السلوك غير الخطي للمضخمات لزيادة الكفاءة وأقصى طاقة خرج .

يُعدّ تصميم دوائر ذات سلوك معكوس للمضخم إحدى طرق تطبيق هذا المفهوم. تعمل هذه الدوائر على مُعاكسة اللاخطية في المضخم وتقليل تشويه الإشارة إلى أدنى حد. وهذا بدوره يزيد من نطاق التشغيل الخطي حتى التشبع (أقصى قدرة خرج) للمضخم. تتميز المضخمات الخطية بكفاءة أعلى بكثير مع تحسين جودة الإشارة. توجد مفاهيم مختلفة لخطية المضخم، بما في ذلك الخطية قبل وبعد التشوه، والخطية بالتغذية الراجعة . وتُعدّ الخطية قبل التشوه الأكثر شيوعًا.

إن وظيفة المُحَدِّد الخطي بالنسبة للمُضخِّم تُشبه إلى حد كبير وظيفة النظارات بالنسبة للعين. فالعين تُشوِّه الصورة المرئية، بينما تُشَوِّه النظارات الصورة مسبقًا. وعندما يجتمع هذان التشوهان، تكون النتيجة صورة واضحة. بالنسبة لمن يعانون من قصر النظر ، يجب أن تُشَوِّه النظارات الصورة مسبقًا في اتجاه معين. أما بالنسبة لمن يعانون من طول النظر ، فيجب أن تُشَوِّه الصورة مسبقًا في الاتجاه المعاكس. ^{[ 1 ]}

تحدث اللاخطية في المضخمات نتيجة انخفاض التضخيم وتغير الطور عند التشغيل بالقرب من التشبع. يُشار إلى هذا السلوك عادةً باسم انضغاط الكسب أو انضغاط الطور. صُمم مُعدِّل الخطية قبل التشوه لتعويض هذه التغيرات. ويُشار إلى السلوك الناتج عادةً باسم تمدد الكسب أو تمدد الطور.

يعمل مُحسِّن الإشارة الخطي قبل التشوه عن طريق إحداث تشوه في الإشارة (السعة والطور) يُكمِّل التشوه الأصلي في مُضخِّم الطاقة العالي. تُمرَّر الإشارة المراد تضخيمها أولًا عبر مُحسِّن الإشارة الخطي، مما يُشوِّهها دون فقدان في الكسب. ثم تُغذَّى الإشارة المشوهة إلى مُضخِّم الطاقة العالي لتضخيمها. يُلغي التشوه الأصلي في مُضخِّم الطاقة العالي التشوه الناتج عن مُحسِّن الإشارة الخطي، مما يُنتج خاصية نقل شبه خطية. ^{[ 2 ]}

يوضح الشكل 1 التضخيم (الكسب) تبعًا لقدرة الإدخال. يبدأ ضغط الكسب في المُضخّم عند مستوى معين من قدرة الإدخال (المنحنى الأحمر). بإضافة مُخطِّط خطي للتشويه المسبق (المنحنى الأزرق) قبل المُضخّم، يتم تعويض تأثير ضغط الكسب حتى مستوى معين من القدرة (المنحنى الأخضر). يتم رفع مستوى القدرة الذي يبدأ عنده كسب النظام الكلي بالانخفاض إلى مستوى قدرة أعلى، مما يزيد من نطاق التشغيل الخطي. عمليًا، يزداد مستوى قدرة الخرج الخطي للمُضخّم بشكل ملحوظ (حتى أربعة أضعاف).

يُوضح الشكل 2 (المنطقة الزرقاء الفاتحة) نطاق التشغيل الخطي المُحسّن. يُبين الرسم البياني العلاقة بين قدرة الإدخال وقدرة الإخراج لمضخم صوت مع وبدون مُحسِّن خطي للتشويه المسبق. يُظهر الخط المنقط قدرة إخراج المضخم كدالة لقدرة الإدخال على مقياس لوغاريتمي. في هذا الرسم، يُظهر الانضغاط كانحراف عن الخط المثالي بزاوية 45 درجة. ينحرف المضخم المزود بمُحسِّن خطي للتشويه المسبق (الخط المتصل) عن الخط المثالي عند مستوى قدرة أعلى بكثير. تُوضح المنطقة الزرقاء الفاتحة نطاق قدرة التشغيل الخطي المُحسّن الذي تم الحصول عليه بإضافة مُحسِّن خطي للتشويه المسبق.

تعمل مُحسِّنات الخطية قبل التشوه في نطاق الإشارات الصغيرة، ولا تزيد من استهلاك الطاقة المستمرة للنظام إلا بشكل طفيف. ويمكن استنتاج مزايا إضافية، منها:

• حجم صغير، وزن خفيف.
• حل منخفض التكلفة مقارنة باستخدام مضخم طاقة أعلى في نطاق تشغيل خطي مماثل.
• تقليل الأثر البيئي من خلال تحسين الكفاءة.
• إمكانية التحديث
• إمكانية التكيف مع أنواع مختلفة من مكبرات الصوت
• موثوقية عالية

• الأبعاد: تعتمد على التصميم في حدود بضعة سنتيمترات
• الوزن: من 20 غرامًا إلى 200 غرام حسب الميزات
• الترددات: من 1 إلى 50  جيجاهرتز بنطاقات تردد مختلفة
• مستويات التوسعة:
  • الكسب: يصل إلى 10  ديسيبل، ويعتمد على بيانات المُضخِّم
  • المرحلة: حتى 60 درجة

يُفضّل استخدام مُحسِّنات الخطية في مُضخِّمات الطاقة العالية التي تستخدم أنابيب الإلكترون (أنابيب الموجة المتنقلة، أنابيب الكليسترون، أنابيب الماغنترون) أو مُضخِّمات الحالة الصلبة (GaN، GaAs، Si). تُستخدم هذه الأنظمة في تطبيقات نقل الصوت والبيانات ذات النطاق العريض، بما في ذلك الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والإنترنت عريض النطاق، والتلفزيون عالي الوضوح/ثلاثي الأبعاد. تتطلب هذه التطبيقات جودة إشارة عالية. يُتيح تحسين خصائص المُضخِّم الاستخدام الأمثل للطاقة المُتاحة، مما يُؤدي إلى توفير الطاقة بنسبة تصل إلى 50%.

• http://www.astyx.net/en/satellitenkommunikation/linearisierer.html