Телефонный аппарат, номеронабиратель

Основными блоками ТА являются телефон и микрофон, которые называют электроакустическими преобразователями.

По принципу действия эти преобразователи делятся на: электромагнитные, электродинамические, электростатические (конденсаторные), электетные, пьезоэлектрические, угольные, транзисторные.

Электромагнитные, электродинамические, электростатические, пьезоэлектрические – обратимые преобразователи (речь-сигнал, сигнал-речь). Конденсаторные, электетные, угольные, транзисторные – требуют источник питания и называются активными.

По назначению:

· Передающие: микрофон, ларингофон;

· Приемные: телефон, громкоговоритель.

Телефон – преобразователь электрических колебаний в звуковые. Рассмотрим схему и принцип действия электромагнитного телефона с простой магнитной системой, показанной на рисунке 2.4

Рис.2.4.

где 1 – мембрана;

2 – полюсные надставки;

3 – постоянный магнит;

4 – обмотка;

Ф₌ – магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом;

Ф_~ - амплитуда переменного магнитного потока в обмотке.

В исходном состоянии мембрана удерживается постоянным магнитом и крышкой телефонной трубки. В зависимости от направления тока в обмотке переменный магнитный поток либо увеличивает либо уменьшает силу притяжения мембраны. Изменяющаяся сила притяжения вызывает колебания мембраны с амплитудой А_М, что в свою очередь сопровождается излучением звуковых волн.

Сила притяжения мембраны для синусоидального тока, протекающего в обмотке телефона равна

,

т.к. .

Здесь – коэффициент пропорциональности; S – площадь сечения магнитного потока между концом полюсной надставки и мембраной.

Отсюда видно, что сила F – это сумма трех сил:

воздействует на мембрану с угловой частотой w, совпадающей частотой тока в обмотке; приводит к нелинейным искажениям, т.к. сообщает мембране колебания с удвоенной частотой 2w; постоянная сила прогиба мембраны в сторону постоянных магнитов. Если Ф₌=0, то

, т.е. телефон без постоянного магнита возбуждает колебание с удвоенной частотой, и не обеспечивает требуемого качества преобразования электрического сигнала в речевой.

Микрофон – угольный (активный, необратимый преобразователь). Принцип его действия основан на свойстве угольного порошка изменять свое сопротивление электрическому току в зависимости от величины давления на этот порошок, вызывающего его уплотнение и разрыхление. Структура такого микрофона показана на рисунке 2.5.

Рис.2.5.

При отсутствии звуковых колебаний в микрофоне протекает под воздействием источника питания U постоянный ток I₀. При разговоре образуется звуковое поле с переменным давлением, воздействующим на мембрану. При увеличении давления порошок угольный сжимается и его сопротивление уменьшается, а ток в цепи микрофона возрастает. При уменьшении давления происходит обратная картина. В результате в первичной обмотке трансформатора (Тр) будет протекать постоянный по направлению, но переменный по величине ток. Этот ток наводит переменную электродвижущую силу во вторичной обмотке трансформатора и приводит к появлению переменного тока в нагрузочном сопротивлении z. Таким образом, звуковые колебания преобразуются в микрофоне в переменный электрический ток.

Телефонные аппараты делятся:

1. По назначению: общего (обычные бытовые телефоны, таксофоны) и специального (корабельные, шахтные, военно-полевые) назначения.

2. По способу питания микрофона: аппараты с местной батареей и аппараты системы центральной батареи (батарея на АТС).

3. По способу обслуживания вызовов: аппараты ручных и автоматических телефонных станций.

4. По способу включения разговорных приборов: постоянная схема включения микрофона и телефона и переменная схема включения, когда микрофон включен только при передаче, а телефон только при приеме.

В ТА кроме рассмотренных телефона и микрофона (расположенных в телефонной трубке), включены звонок (преобразует сигнал вызова частотой 25 Гц в звуковые колебания) и номеронабиратель дисковый или кнопочный. Номеронабиратель формирует сигналы адресной информации о вызываемой абонентской линии и различных службах телефонной сети, которые передаются на телефонную станцию при установлении соединений. Исторически первыми телефонными станциями были станции с ручной коммутацией. В процесс установления соединений при ручной коммутации часть функций, выполняемых телефонисткой, были чисто механическими (вставка и вынимание штепселей и др.), а часть функций требовало мышления (прием информации о номере абонента, отыскание требуемого гнезда в поле коммутатора и др.). В настоящее время используются автоматические телефонные станции – АТС. Идея автоматической коммутации заключается в том, что функции телефонистки, требующие мышления выполняются абонентом, а механические функции телефонистки – коммутационными приборами АТС.

Структура АТС, сигнализация, установление соединений (коммутация)

Прежде чем рассматривать в общем виде структуру и принципы функционирования современной АТС, проанализируем лежащие в ее основе устройства и процессы.

Для осуществления коммутации линий связи и управления процессами установления соединений на АТС используются коммутационные приборы (КП). Используемые в настоящее время коммутационные приборы по структурным параметрам можно разделить на 4 типа:

1. Приборы типа (1´1) – один вход, один выход, как показано на рисунке 2.6.

Рис.2.6.

Такой прибор имеет два состояния: соединение установлено, соединение отсутствует. Переход в одно из этих состояний происходит под воздействие управляющего сигнала R.

2. Приборы типа (1´m) – один вход, m выходов, как показано на рисунке 2.7.

Рис.2.7.

В приборе можно установить соединение входа с любым из m выходов. Одновременно в приборе устанавливается только одно соединение.

3. Приборы типа n(1´m), как показано на рисунке 2.8.

Рис.2.8.

Прибор состоит из n приборов типа (1´m). Прибор имеет n´m выходов и n входов. Одновременно в приборе может быть установлено n соединений.

4. Приборы типа n´m, как показано на рисунке 2.9.

Рис.2.9

В приборе n входов, m – выходов. В приборе одновременно можно установить n (если n£m) или m(n>m) соединений.

С помощью таких КП строятся коммутационные поля АТС. КП могут быть электромеханические и электронные. Способы объединения КП в коммутационные поля большой размерности и процедуры управления такими полями рассматриваются в специальной литературе по автоматической коммутации. Отметим лишь основные способы установления соединений используемые в автоматических системах коммутации.

Прямой способ – установление соединения в КП происходит одновременно с выбором требуемого выхода. Этот способ приводит к непроизводительному занятию приборов когда нельзя установить соединение, если все линии заняты. Поэтому предложен обходной способ – установление соединения отделено от процесса выбора требуемого выхода. Выбор требуемого выхода и соединительного пути осуществляется устройством управления, а прибор лишь реализует функцию соединения.

Для обеспечения связи между абонентами АТС используется специальная система телефонной сигнализации. Эта система включает сигналы трех типов: линейные, управления, информационные (акустические).

Линейные сигналы отмечают основные этапы соединения и передаются по линиям связи в прямом и обратном направлениях с момента времени установления соединения до момента полного освобождения линии. Это могут быть сигналы занятия, отбоя, разъединения. К сигналам управления относятся сигналы, передаваемые между абонентскими аппаратами и управляющими устройствами АТС. Это сигналы набора номера (адресная информация), сигналы о категории вызова, о виде устанавливаемых соединений, запроса аппаратуры определения номера при междугородной связи и т.д.

Информационные: передаются от АТС в ТА: "ответ станции", "занято", "посылка вызова", "контроль посылки вызова". Эти сигналы служат информацией для абонентов о состоянии устанавливаемого соединения.

Чтобы пояснить назначение описанных сигналов рассмотрим процедуру установления соединения между двумя абонентами.

При снятии телефонной трубки в АТС поступает сигнал вызова, а из АТС в обратном направлении посылается сигнал "ответ станции", подтверждающий готовность принятия номера вызываемого абонента. При наборе номера адресная информация поступает в АТС. На основе этой информации в коммутационном поле АТС автоматически стоится линия связи между двумя абонентами. После установления связи с линией вызываемого абонента, происходит контроль ее состояния. Если она занята, то в ТА вызывающего абонента поступает из АТС сигнал "занято". После получения этого сигнала вызывающий абонент кладет трубку на рычаг, что является сигналом отбоя для АТС. Если линия свободна, то устанавливается соединительный тракт между телефонами двух абонентов. После этого в линию вызываемого абонента из АТС поступает сигнал "посылка вызова", а в линию вызывающего абонента – сигнал "контроль посылки вызова". Сигналом ответа вызываемого абонента является снятие им телефонной трубки. После снятия трубки сигналы "посылка вызова" и "контроль посылки вызова" в АТС прекращаются и тракт переходит в разговорный режим. После окончания разговора абоненты кладут трубки, что обеспечивает размыкание тракта (в АТС поступают сигналы отбоя). Абоненты могут положить трубки не одновременно. Тогда абоненту, который не положил трубку из АТС подается сигнал "занято", до тех пор пока он не положит трубку.

С учетом сказанного структуру АТС в общем виде можно представить как показано на рисунке 2.10.

Рис.2.10.

Каждая абонентская линия (АЛ) снабжается своим абонентским комплектом (АК), через который она включается в коммутационное поле (КП) АТС. Коммутационное поле совместно с устройством управления УУ реализует все описанные выше процедуры установления соединений между абонентами АТС.

Таким образом, мы рассмотрели основные принципы построения аналоговой телефонной системы связи. Рассмотрим теперь цифровые телефонные системы.

Дата добавления: 2014-01-11