4.4. Принцип действия телефонной связи

Телефонная связь предназначена для двусторонней передачи речи на большие расстояния. При этом звуковые колебания преобразуются при помощи микрофона в колебания переменного тока, которые передаются по линии связи и затем снова преобразуются при помощи телефона в звуковые колебания.

Принцип действия микрофона основан на изменении плотности угольного порошка, т.е. изменения его сопротивления под действием звуковых колебаний (рис. 4.5). Соответственно с изменением сопротивления изменяется и ток, протекающий в цепи микрофона. Т.к. к микрофону подключена батарея, то он не только преобразует звуковые колебания в электрические, но одновременно и усиливает их (в 100 раз).

Рис. 4.6. Телефонная капсула телефона

Рис. 4.5. микрофонная капсула телефона

Телефон состоит из магнитной системы, вблизи полюсов которой находится мембрана, как видно из рис. 4.6. Постоянный магнит системы притягивает мембрану, оставляя небольшой зазор между ней и полюсами. Переменный ток от микрофона, воздействуя на магнитную систему, будет то усиливать магнитный поток от постоянного магнита, то ослаблять его. Вследствие этого мембрана телефона будет колебаться около своего положения покоя в такт изменения разговорного тока. Колебания мембраны в свою очередь приводят в колебательное движение примыкающие к ней частицы воздуха, в результате воспроизводится звук, произнесенный в микрофон.

Телефонная передача может осуществляться по системе с местными батареями МБ1 и МБ2 (рис. 4.7а) и с центральной батареей ЦБ (рис. 4.7б).

Рис. 4.7.Телефонная передача по системе с местными батареями (а) и с центральной батареей (б)

В схеме с центральной батареей (рис. 4.7б) во избежание короткого замыкания переменного тока, вызванного разговором, через малое внутреннее сопротивление центральной батареи последовательно с ней включают дроссели Др1 и Др2. Дроссели являются фильтрами нижних частот, они пропускают через себя постоянный ток, т.к. их сопротивление при этом мало, но велико для разговорных токов, имеющих более высокие частоты. Трансформаторы Тр1 и Тр2 в схемах предотвращают прохождение постоянного тока через телефоны Тф1 или Тф2 и превращают пульсирующий постоянный ток микрофонов М1 или М2 в переменный.

В схеме телефонной связи можно использовать один провод, тогда в качестве второго провода используется земля, как показано на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Схема телефонной связи, где одним проводом является земля

Но однопроводные цепи с использованием в качестве второго провода земли можно применять только для передачи телеграфных сигналов, т.к. телефонные передачи из-за наличия общего проводника – земли трудно осуществить вследствие наличия помех от соседних аналогичных цепей и блуждающих токов в земле.

Для этих целей более широко используется, так называемая, фантомная цепь (рис. 4.9), которая образуется при помощи дифференциальных трансформаторов Тр1а (Тр2а) и Тр1б (Тр2б) на двух физических (основных) цепях 1 и 2. Благодаря дифференциальному включению разговорные токи I¢3

Рис. 4.9. Схема фантомной телефонной связи

и I¢¢3, проходящие по искусственной цепи 3, не оказывают мешающего действия на телефонные разговоры, осуществляемые по первой и второй основным цепям, т.к. в Тр1а и Тр1б, а также в Тр2а и Тр2б эти токи взаимно компенсируются. При использовании фантомной цепи по 4-м проводникам передаются не две, а три телефонные передачи. При этом необходимо, чтобы электрические параметры используемых двух цепей (первой и второй) были практически одинаковы, ибо только тогда возможна компенсация токов третей цепи в дифференциальных трансформаторах основных цепей.