Среднее Заочное отделение / 4 семестр / Терминальные устройства и документальные службы телекомуникаций / ТУиДС ТК Вариант 6 (исправленный)
.pdfЗадача 1. Изложите принцип работы телефонного аппарата. Составьте структурную схему классического ТА и поясните назначение его основных узлов.
Зарисуйте диаграмму изменения напряжения телефонного аппарата при наборе цифр номера в соответствии с вариантом. Сравнить импульсный и тональный набор.
Пользуясь принципиальной схемой классического ТА, вычертить цепь в соответствии с вариантом.
Таблица 1 - Варианты исходных данных к задаче №1
Вариант |
Номер |
Вид НН |
Цепь ТА |
6 |
20-68-43 |
кнопочный |
цепь при входящем разговоре |
Решение
Телефонный аппарат – это оконечное устройство линии телефонной связи, служащее для передачи и приёма речевой информации.
В классическом ТА можно выделить пять основных функциональных блоков (рисунок
1): звонок, рычажный переключатель, разговорная схема, номеронабиратель, микротелефонная трубка, содержащая передатчик (микрофон) и приемник (телефон).
Рисунок 1 - Функциональная схема классического ТА
Микрофон — это устройство, предназначенное для преобразования звуковых колеба-
ний в электрические. Микрофоны классифицируются по способу преобразования акустических колебаний в электрические и подразделяются на угольные, электродинамические, электромаг-
нитные, электростатические (конденсаторные и электретные) и пьезоэлектрические.
1
Телефон — это устройство, предназначенное для преобразования электрических коле-
баний в звуковые, воздействующие на слуховой аппарат человека. По способу преобразования телефоны подразделяются на электромагнитные, электродинамические и пьезоэлектрические.
Звонок в ТА служит для приема сигналов вызова с АТС и представляет собой электро-
магнитное устройство, преобразующее вызывной электрический сигнал переменного тока в звуковой сигнал, создаваемый ударами бойка о металлические звонковые чашки. Звонок при-
влекает наше внимание и позволяет начать разговор по запросу абонента. В ТА используются поляризованные звонки различных типов, размещаемые внутри его корпуса. Характер звучания звонка определяется в основном физическими размерами и формой чашек.
Номеронабиратели обеспечивают передачу информации на АТС для установления тре-
буемого соединения с аппаратом вызываемого абонента. Номеронабиратель, передающий ин-
формацию с помощью возвратного движения заводного диска с отверстиями, называется дис-
ковым.
Рычажный переключатель — это простое коммутационное устройство, которое подсо-
единяет и отсоединяет телефон от абонентской линии. В классических аппаратах он срабатыва-
ет от веса телефонной трубки, положенной на рычаги.
Разговорная схема выполняет следующие функции:
- корректирует величину потребляемого тока в зависимости от длины телефонной ли-
нии.
-осуществляет перераспределение входных и выходных сигналов между телефонной линией, микрофоном, номеронабирателем и телефоном.
-выполняет некоторые сервисные и предохранительные функции: антизвонную
(наводки в линии) и отключение приемника (телефона). - существенно ослабляет местный эффект.
Приведем принципиальную схему ТА с дисковым НН (ТА-72М) и покажем цепь при входящем разговоре.
При исходящем разговоре переменный ток от микрофона разветвляется и проходит по обмоткам I и II в противоположных направлениях (сплошные стрелки). Когда магнитные пото-
ки, созданные этими токами в обмотках равны, они компенсируют друг друга и практически не воздействуют на обмотку III. В ней индуцируется только незначительная ЭДС. В результате этого в обмотке телефона ток практически не проходит и шумы помещения и свой разговор не слышен (полное уничтожение местного эффекта возможно лишь для одной частоты и при определенном сопротивлении линии). В реальных условиях местный эффект полностью не уничтожается, а лишь ослабляется, так как сопротивление линии колеблется в широких преде-
лах (от 0 до 1000 Ом), а речь передается в полосе частот 300…3400 Гц.
2
Л2 |
РП |
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
|
|
|
Т1 |
АЛ |
|
2 |
|
НН |
|
|
|
|
|
|
|||
ЗВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
I |
|
Л1 |
РП |
R1 |
|
|||
2 |
|
|||||
|
|
|||||
|
7 |
5 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
Д2 |
Д1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
С1 |
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
III |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С2 |
|
II |
|
|
НН |
R2 |
R3 |
||
|
|
|
||||
|
|
4 |
3 |
|
|
|
Рисунок 2 - Принципиальная схема ТА -72М
При входящем разговоре (прием речи) ток с линии проходит по обмоткам трансформа-
тора в одном направлении (Л2→обмотка I трансформатора→ обмотка II трансформато-
ра→БК→Л1), вследствие чего магнитные потоки складываются и в обмотке III индуцируется значительной величины ЭДС, под действием которой начинает протекать переменный ток в обмотке телефона. В результате телефон воспроизводит переданную из другого ТА речь.
Большая часть тока пойдет на балансный контур.
Рисунок 3 – Цепь при входящем разговоре
Рисунок 4 - Временная диаграмма напряжений на линейных зажимах ТА с электронным НН при наборе номера 20-68-43
3
В системе двухчастотного тонального набора (международный стандарт DTMF) каждая набираемая цифра представляется комбинацией двух негармонических тональных сигналов.
Негармоничность означает, что две частоты выбираются таким образом, чтобы они не имели целого общего делителя (уменьшает вероятность ложного срабатывания из-за шумов). Для каждой цифры для большей надежности используются две частоты.
Рисунок 5 – Внутренняя структура ИС DTMF-номеронабирателя
Каждой строке в матрице клавиатуры соответствует определенный низкочастотный тон, каждому столбцу – высокочастотный. При нажатии кнопки эти два тона объединяются и формируется двухчастотный сигнал.
Тональные частоты для горизонтальных рядов – 697, 770, 852, 941 Гц, а для столбцов –
1209, 1336, 1477, 1633 Гц.
Для того, чтобы частоты генерируемых сигналов в схеме были постоянны, необходим высокочастотный генератор. Его сигналом будет синхронизироваться схема номеронабирателя.
Задающий генератор вырабатывает сигналы со стабильной частотой (3,579545 Мгц), которая определяются кварцевым резонатором.
Строковые и столбцовые логические сигналы поступают на вход декодера клавиату-
ры/генератора импульсов. Здесь происходит деление частоты сигнала поступающего с задаю-
щего генератора и вырабатываются прямоугольные импульсы с частотами, которые нужны для формирования тональных сигналов строк и столбцов. На этом этапе сигналы цифровые.
Для получения тональных сигналов цифровые импульсы преобразуются в аналоговую форму. Для этого используются цифро-аналоговые фильтры. В них сначала формируется сту-
пенчато изменяющееся аналоговое напряжение, а затем с помощью полосовых фильтров по- 4
давляются нежелательные гармоники основного тонального сигнала. В сумматоре происходит объединение столбцовых и строковых сигналов, комбинация которых поступает на выходной усилитель. Этот усилитель повышает мощность DTMF-сигнала до необходимого уровня и со-
гласует выход ИС номеронабирателя со входом разговорной схемы. Через разговорную схему сигнал поступает в телефонную сеть.
Выходной управляющий сигнал отключения приемника (разговорный ключ) выраба-
тывается при каждом нажатии на клавишу. Это делается для того, чтобы исключить громкую слышимость тональных сигналов при наборе номера.
Постоянное напряжения питания для ИС номеронабирателя обеспечивается специаль-
ным выпрямителем либо стабилизатором, входящим в состав разговорной схемы.
5
Задача 2. Начертите структурные схемы функциональных устройств, заданные в табл. 2. Подробно поясните назначение и функциональные возможности устройств, предложенных в задании. Подробно поясните сервисные возможности электронных ТА, предложенных в зада-
нии.
Таблица 2 - Варианты исходных данных к задаче №2
Вариант |
Функциональная схема |
Сервисные функции электронного ТА |
6 |
Электронного ТА |
переадресация по времени |
Поясните назначение каждого функционального узла в предложенной схеме. Объясни-
те принцип работы заданной функциональной (интегральной) схемы.
Приведите сравнительные характеристики некоторых современных моделей электрон-
ных ТА.
Решение
Электронный ТА состоит из следующих основных узлов:
- Вызывное устройство — предназначено для приема сигнала вызова абонента АТС и преобразования его в звуковые колебания (звонок или зуммер). Имеется возможность регули-
рования громкости или полного отключения вызывного устройства.
- Диодный мост — исключает влияние полярности напряжения линии на полярность включе-
ния ТА и позволяет подключать линию к аппарату без учета полярности проводов.
Рисунок 6 - Функциональная схема электронного ТА
6
- Микропереключатель SP — отключает схему ТА от линии АТС, когда трубка на рычаге. Име-
ет название "рычажный переключатель", указывает на положение трубки (положена/снята) и осуществ-
ляет функцию "отбой".
- Электронный номеронабиратель состоит из собственно интегральной микросхемы номерона-
бирателя (ИСНН), а также внешних времязадающих и вспомогательных элементов. Микросхема номе-
ронабирателя (ИСНН) изготавливается по КМОП-технологии.
- Времязадающие элементы генератора — определяют частоту внутреннего генератора ИСНН,
от которой зависят все временные параметры сигналов, вырабатываемых микросхемой.
-Схема "отбой" — осуществляет начальную установку ИСНН.
-Схема питания ИСНН — обеспечивает питание микросхем номинальным напряжением во время набора номера и поддержки питания встроенного оперативного запоминающего устройства (ОЗУ)
микросхемы при положенной на рычаг трубке.
-Клавиатура является источником сигнала для ИСНН.
-Импульсный ключ — осуществляет непосредственно набор номера путец замыкания и раз-
мыкания линии АТС, то есть формирует тоновые ("пауза") и бестоновые ("импульс") посылки.
-Разговорный ключ — отключает разговорную схему на время прохождения импульсов набора номера, что устраняет неприятные щелчки в трубке ТА.
-Микрофон ВМ — преобразует звуковые колебания в электрические.
-Микрофонный усилитель — усиливает сигнал микрофона ВМ.
-Телефон BF — преобразует электрические колебания в звуковые.
-Телефонный усилитель — усиливает речевой сигнал до уровня нормальной слышимости и со-
гласует сопротивление линии с сопротивлением телефонного капсюля.
- Противоместная схема — устраняет местный эффект, то есть избыточное прослушивание в трубке телефона собственного голоса.
При снятии трубки рычажный переключатель SB подключает ТА к линии АТС. В результате образования делителя напряжение на зажимах линии снижается до UТА = 5-15 В. При этом схема "от-
бой" вследствие подачи напряжения UТА в схему ТА осуществляет начальную установку ИСНН (режим готовности к набору номера).
В режиме готовности к набору номера ИСНН вырабатывает сигналы управления ИК и РК. При этом ИК размыкается (закрывается), а РК замыкается и подключает разговорную схему, состоящую из микрофонного и телефонного усилителей и противоместной схемы, к телефонной линии. В результате в трубке прослушивается ответ станции (гудок).
При нажатии кнопок клавиатуры ИСНН формирует последовательности импульсов, управля-
ющие работой ИК и РК. ИК замыкает линию накоротко и размыкает ее, формируя посылки постоянного тока, управляющие работой АТС. А РК отключает разговорную систему от общего провода во время следования посылок набора номера, что устраняет неприятные щелчки в телефоне трубки при наборе номера.
По окончании набора РК вновь подключает разговорную систему, и в трубке слышны тональ-
7
ные посылки АТС, свидетельствующие об окончании процесса соединения и поступлении на линию вы-
зываемого абонента посылок вызывного сигнала. При снятии абонентом трубки вы услышите его голос.
По окончании разговора трубка укладывается на рычаг. Рычажный переключатель SB размыка-
ет цепь, и схема ТА переходит в дежурный режим. В этом режиме схема питания микросхемы обеспе-
чивает подпитку ОЗУ микросхемы НН, в котором хранится последний набранный номер. Схема "отбой"
запрещает набор номера с клавиатуры с целью сохранения последнего набранного номера, а вызывное устройство готово к приему сигналов вызова АТС.
При поступлении сигнала вызова от АТС, вызывное устройство вырабатывает звуковые сигна-
лы, информирующие вас о вызове другим абонентом. До снятия трубки схема ТА находится в дежурном режиме. При снятии трубки микросхема НН устанавливается в исходное состояние, с той лишь разни-
цей, что вместо ответа станции вы услышите голос вызывающего вас абонента.
При кратковременном нажатии на рычажный переключатель или нажатии кнопки "отбой" на наборном поле клавиатуры с помощью схемы "отбой" ТА переводится в исходное состояние.
Переадресация по времени.
Переадресация вызова — это возможность телефонной сети перенаправить входящий вызов с одного номера на другой в зависимости от заданного времени входящего разговора. Номер, на который совершается дозвон, принимает входящий вызов и в случае необходимости автоматически отправляет его на другой телефонный номер. Таким образом, абонент может, например, устанавливать режимы дневной, ночной, обед. Т.е., например, чтобы в дневной режим звонки поступали в офис на телефон,
подключенный к атс, а в ночной режим была переадресация на мобильник.
Функциональные возможности электронных телефонов нового поколения все время расширя-
ются. Очень часто в них встраивают многоэлементные алфавитно-цифровые светодиодные или жидко-
кристаллические индикаторы (ЖКИ) отображения такой информации, как набираемый номер, статус линии, дата, текущее время, продолжительность разговора и т.д.
Приведем сравнительную характеристику некоторых современных моделей электрон-
ных ТА фирм Panasonic, Siemens и LG. LKD-30LD
-12 фиксированных кнопок
-30 программируемых функциональными клавишами
-регулятор громкости звонка и спикерфона
-многострочный ЖК-дисплей
-записная книжка
LDP-7208D
-двустрочный дисплей (2х24)
-8 программируемых клавиш
-5 клавиш с фиксированными функциями
-громкая связь (полудуплексный режим)
8
-разъем для головной гарнитуры Оptiset E standard
-3 диалоговые клавиши для интерактивного управления: "Да", "Назад" и "Вперед"
-Буквенно-цифровой двухстрочный дисплей по 24 знака с регулируемым углом накло-
на.
-Громкоговорящая связь и прослушивание.
-12 функциональных клавиш со светодиодами.
-8 произвольно программируемых именных клавиш, 4 клавиши с фиксированными функциями для:
-сервисного меню;
-повторного набора номера;
-внутреннего соединения и включения/выключения микрофона;
-громкоговорителя.
-2 клавиши (плюс/минус) для регулировки громкости телефонной трубки, громко-
сти/уровня вызывного сигнала
KX-TS2358RU
-Трехстрочный дисплей с поддержкой кириллицы
-Определитель номера в форматах АОН и Caller ID
-Спикерфон
-Повторный набор последнего набранного номера
-Телефонная книга на 50 номеров
-Кнопка Flash (отбой при подключении к телефонной линии)
-Тональный или импульсный режим набора номера
-Регулировка громкости звонка и уровня громкости во время разговора
-Индикатор вызова
9
Задача 3. Приведите структурные схемы устройств, заданные в таблице 3. Подробно поясните назначение, принцип работы и функциональные возможности устройств, предложен-
ных в задании.
Таблица 3 – Варианты исходных данных к задаче №3
Вариант |
Устройство |
|
|
6 |
Цифровой автоответчик |
|
|
Поясните назначение каждого функционального узла в предложенной схеме. Объясни-
те принцип работы заданной функциональной (структурной) схемы.
Приведите сравнительные характеристики некоторых современных моделей устройств,
предложенных в задании.
Решение
В обычных кассетных автоответчиках для записи и воспроизведения входящих — ІСМ
(incoming message) и исходящих — OGM (outgoing message) сообщений используется одна или две миниатюрные кассеты с магнитной лентой.
Кассеты с лентой заменяются микросхемами, способными хранить исходящие и вхо-
дящие сообщения. При записи сначала происходит обработка аналоговых речевых сигналов.
Эти сигналы преобразуются в цифровую форму при достаточно высокой частоте дискретиза-
ции, а затем эти данные записываются в оперативную память. При воспроизведении речевых сигналов информация извлекается из памяти и преобразуется в соответствующее аналоговое напряжение при той же частоте дискретизации. После фильтрации полученный аналоговый сигнал, воспроизводящий голос говорящего, поступает на разговорную схему для передачи по телефонной линии или в громкоговоритель автоответчика.
Для уменьшения объема памяти при записи сообщений в схеме используется специали-
зированный процессор, способный «сжимать» данные. Применяется способ дельта-
кодирование, при котором в память записываются не сами мгновенные значения выборок ана-
логового сигнала, а разности между текущим и предшествующим значениями. Таким образом,
в памяти хранится цифровая копия не сигнала, а его производной. Это позволяет уменьшить емкость ОЗУ в десятки раз. При воспроизведении данные обрабатываются по обратному алго-
ритму.
Цифровая обработка речевых сигналов
10