Глава 5 Классификация систем связи
5.1. Телефонная связь
5.1.1. Тракт телефонной передачи
Телефонная связь предназначена для двухсторонней передачи речи на расстояние. Такая связь осуществляется преобразованием звуковых колебаний в колебания электрического тока, передачей тока на необходимое расстояние и обратным преобразованием его в звуковые колебания. Для этого необходим тракт телефонной передачи, в состав которого входят преобразователи из телефонных аппаратов, каналы связи и коммутационные автоматические телефонные станции [3, 10].
На рис. 5.1 представлена схема простейшей телефонной передачи, в которой в качестве передатчика речи используется угольный микрофон ВМ, а в качестве приемника – электромагнитный телефон BF.
Рис. 5.1. Схема простейшей телефонной передачи
Микрофон первого абонента преобразует звуковые колебания в переменный ток. Этот ток передается по проводам к телефону второго абонента, преобразующему его в звуковое колебание. Для обеспечения работы микрофонов необходим источник питания, который включается в цепь микрофона. Схему, в которой микрофоны получают питание от местных источников тока, называют схемой с местной батареей. Для развязки цепей микрофонов и телефонов по постоянному току и согласования их сопротивлений необходимы трансформаторы.
Питание от местной батареи осуществляется в основном в радиотелефонах и полевых телефонных аппаратах. На городских АТС питание микрофонов осуществляется от центральной батареи. В качестве батареи могут быть использованы сухие элементы, аккумуляторы или другие источники постоянного тока. Следует отметить, что на АТС заземлен положительный полюс батареи. Это позволяет:
- в случае повреждения изоляции проводов лини избежать перехода разговорных токов с одной пары абонентов на другую, т.е. избежать прослушивания разговоров;
- упростить монтаж токораспределительных устройств и проводов питания на АТС;
- избежать разрушения электрических соединений вследствие электролиза.
Упрощенная схема абонентов в телефонной сети через АТС центральной батареей питания GB приведена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Телефонная передача с центральной батареей питания
В этой схеме номеронабиратель НН осуществляет набор номера в телефонную линию посредством управления импульсным и разговорным ключами. Импульсный ключ ИК осуществляет непосредственно набор номера путем замыкания и размыкания линии, а разговорный ключ РК отключает разговорную схему BF, ВМ, Т на время прохождения сигналов набора номера.
Ток питания каждого микрофона проходит через соответствующие дроссели - катушки индуктивности. Так как дроссель имеет малое сопротивление на постоянном токе и большое - на переменном, при отсутствии речевого сигнала в цепи (трубка снята, импульсный ключ разомкнут) будет протекать только постоянный ток по контуру: плюс GB, L2, первичная обмотка T1, BM1, РК1, L1, минус GB. Аналогичный контур образуется в цепи микрофона ВМ 2.
При появлении звуков образуется переменный (разговорный) ток, который будет протекать по другому контуру: ВМ1, РК1, CI, РК2, ВМ2, первичная обмотка Т2, С2, первичная обмотка T1, BM1. Этот ток, проходя по первичным обмоткам Т1 и Т2, наводит во вторичных обмотках этих трансформаторов переменную ЭДС, которая, в свою очередь, индуцирует переменный ток, приводящий в колебательное движение мембраны телефонов BF1 и BF2. Аналогичный контур возникает при поступлении речевого сигнала на ВМ2. В результате в телефонах будет слышно то, что сказали в микрофонах соответствующие абоненты. При этом переменный (разговорный) ток не замыкается через центральную батарею, так как индуктивность и сопротивление дросселей для этого тока велики. На АТС в качестве дросселей часто используются двухобмоточные реле, служащие для получения одновременно сигнала о вызове станции абонентом и сигнала окончания разговора (отбоя).
Коммутация (соединение) абонентов первоначально выполнялась на телефонных станциях вручную, но со временем начали применять автоматическое соединение абонентов с использованием шаговых искателей (АТС-54), координатных соединителей (АТСК), а позднее - квазиэлектронных (АТСКЭ) и электронных (ЭАТС) схем коммутации АТС. Элементами автоматизации являются шаговые, искатели, электромагнитные реле, многократные координатные соединители и электронные многоканальные коммутаторы с программным управлением, которые и осуществляют соединение между линиями абонентов АТС. Схемы коммутации АТС управляются импульсами постоянного тока, которые создаются НН телефонного аппарата (ТА) при наборе абонентом цифр номера вызываемого абонента или двухчастотным кодом (в ЭАТС).
Напряжение батареи GB в отечественных телефонных сетях составляет 60В (за рубежом 48В). При снятой телефонной трубке к линии АТС в качестве нагрузки подключается микротелефонная пара трубки, в результате чего напряжение на линейных зажимах ТА падает до 5 – 15В (за рубежом до 5 – 7В) в зависимости от класса ТА. Это происходит вследствие образования делителя напряжения, который состоит из сопротивления ТА – RТА и сопротивлении АТС – RАТС и линии (RLN1 и RLN2). RАТС включает в себя сопротивления обмоток реле RL1 и RL2 (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Распределение нагрузок в телефонной линии
Сопротивление линии в большинстве случаев невелико, но иногда, при длинной линии, может достигать 1000 Ом и более.
Сопротивления RLN1 и RLN2 должны быть одинаковы. Это необходимо для того, чтобы нейтрализовать действие тока линии на соседние провода, в которых могут наводиться помехи в виде постороннего разговора. Разговорный ток в прямом проводе создает падение напряжения с одним знаком, а в обратном проводе - с противоположным, и, следовательно, действия этих напряжений на соседние цепи нейтрализуются. Сопротивление центральной батареи GB можно не учитывать, так как его величина незначительна по сравнению с RАТС, и RТА. RАТС в зависимости от типа станции составляет: для АТС-54 до 1500 Ом, для АТСК. до 1200 Ом, для АТСКЭ до 700 Ом. Электрическое сопротивление ТА постоянному току при рабочем токе 35 мА в зависимости от класса ТА должно быть в пределах 160...600 Ом.