Проблема динамического диапазона в системах CDMA. 8 страница

Большинство станций радиорелейных систем являются промежуточными радиостанциями, играющими роль активных ретрансляторов. На всех станциях целесообразно иметь однотипную, унифицированную приемопередающую аппаратуру (ППА), удовлетворяющую требованиям заданного частотного плана. Перспективным вариантом построения ППА является вариант с усилением на СВЧ и преобразованием частоты. Недостатком подобной схемы является необходимость обработки сигнала на СВЧ. Наиболее часто используются ППА, в которой обработка сигналов производится на промежуточной частоте, номинальное значение которой выбирается в соответствии с рекомендациями ITU-R и обычно составляет 70 МГц. Применение промежуточной частоты для обработки сигнала позволяет унифицировать аппаратуру усиления сигала, а также ввода и вывода информационных сигналов на промежуточных, узловых и оконечных станциях.

Значения основных параметров радиорелейных систем передачи приведены в табл. 10.1 и табл. 10.2.

Таблица 10.2

Параметр	Значения параметров цифровых радиорелейных систем передачи
Радан	Пихта-2	Электроника-М	Электроника-связь	Электроника-изотоп	КУРС-8-02	Ракита-8	Комплекс-5М
Диапазон частот, ГГц	10,7… 11,7	1,7…2,1	10,7… 11,7	10,7… 11,7	1,7… 2,1	7,9… 8,4	7,9… 8,4	10,7… 11,7
Число каналов ТЧ в телефонном стволе								30/60 120/240
Тип цифровой системы передачи	ИКМ-15	ИКМ-30	ИКМ-120	ИКМ-120	ИКМ-120	ИКМ-120	ИКМ-480	ИКМ-30 ИКМ-120
Метод модуляции несущей СВЧ	ЧМ	2-ОФМ	AM	ОФМ	ЧМ	ЧМ	4-ОФМ	ЧМ
Первичная сеть	Местная	Местная	Внутризоновая	Магистральная	Местная. Внутризоновая

10.6. ТРОПОСФЕРНЫЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

Тропосфера – нижняя часть атмосферы Земли (см. §6.5). В тропосфере всегда есть локальные объемные неоднородности, вызванные различными физическими процессами, происходящими в ней. Волны диапазона 0,3...5 ГГц способны рассеиваться этими неоднородностями. Механизм образования тропосферных радиоволн условно показан на рис. 10.8.

Рис.10.8. Иллюстрация тропосферной радиосвязи

Учитывая, что неоднородности находятся на значительной высоте, нетрудно представить, что рассеянные ими радиоволны могут распространяться на сотни километров. Это дает возможность разнести станции на расстояние 200...400 км друг от друга, что значительно больше расстояния прямой видимости.

Линии на основе тропосферных радиорелейных систем передачи строятся, как правило, в труднодоступных и удаленных районах.

Значительные расстояния между станциями, безусловно, выгодны при организации протяженных линий, поскольку требуется меньшее число станций. Однако за счет глубоких замираний из-за неустойчивости пространственно-временной структуры тропосферы и крайне малой мощности радиосигнала в точке приема организация хорошего качества связи и значительного количества каналов затруднена.

В табл. 10.3 приведены параметры отечественных тропосферных радиорелейных систем передачи.

Таблица 10.3

Тип аппаратуры	Диапазон частот, ГГц	Среднее расстояние между станциями, км	Число каналов ТЧ
Горизонт-М	0,8...1
ТР-120	0.8...1
ДТР-12	0,8...1

10.7. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ НА ДЕКАМЕТРОВЫХ ВОЛНАХ

Радиосистема передачи, в которой используется отражение декаметровых волн от ионосферы, называется ионосферной системой передачи на декаметровых волнах.

В ионосфере (см. §6.5) происходит, строго говоря, не отражение радиоволны, а поворот ее траектории из-за неоднородности диэлектрических свойств вертикального профиля ионосферы. Траектория распространения радиоволн от одной точки на поверхности Земли к другой с одним отражением от ионосферы называется ионосферным скачком. Расстояние между пунктами приема и передачи, измеренное вдоль поверхности Земли, составляет около 2000 км. Траектория распространения радиоволн может быть образована несколькими ионосферными скачками. Условия распространения радиоволн, а следовательно, и качество радиосвязи зависят от состояния ионосферы, определяемого временем года, суток и циклом солнечной активности.

Ионосферные системы передачи на декаметровых волнах не позволяют организовать большого числа каналов, и обычно количество каналов не превышает одного-двух телефонных или нескольких телеграфных.

10.8. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ИОНОСФЕРНОЕ РАССЕЯНИЕ РАДИОВОЛН И ОТРАЖЕНИЕ ОТ СЛЕДОВ МЕТЕОРОВ

Радиосистема передачи, в которой используется рассеяние метровых волн на неоднородностях ионосферы, называется ионосферной системой передачи на метровых волнах. Образование ионосферных волн в метровом диапазоне во многом сходно с образованием тропосферных волн. Разница заключается в том, что рассеяние происходит не в тропосфере, а в ионосфере на высоте 75...95 км. Предельная дальность связи в этом случае 2000...3000 км, наиболее подходящие частоты 40...70 МГц. При ионосферном рассеянии в пункт приема приходит только ничтожная часть излучаемой энергии, что вынуждает использовать мощные радиопередатчики и большие по размеру антенны. Такие системы позволяют организовать с удовлетворительным качеством до трех телефонных каналов. В атмосферу Земли непрерывно проникают потоки мелких космических частиц – метеоров. Большинство из них сгорает на высоте 80 – 120 км, образуя ионизированные следы. Протяженность следа 10…25 км, а время существования от 5 мс до 20 с. Радиосистемы, использующие отражения от следов метеоров, работают в диапазоне 30…70 МГц. Время прохождения радиосигналов при метеорной связи составляет только 2...4 ч в сутки.

Обычно с помощью этих радиосистем организуется передача телеграфных сигналов, причем таких, для которых задержка в передаче не играет существенной роли. Метеорные системы передачи применяются для дублирования ионосферных систем на декаметровых волнах в полярных широтах, для связи в метеорологической службе и некоторых других целей.

10.9. СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

23 апреля 1965 г. был запущен на высокую эллиптическую орбиту первый отечественный спутник связи «Молния-1», который ознаменовал становление в нашей стране спутниковой радиосвязи. Почти одновременно в США был запущен на геостационарную орбиту первый спутник коммерческой связи Intelsat-1. Таким образом, была реализована заманчивая идея резкого увеличения дальности радиосвязи благодаря размещению ретранслятора высоко над поверхностью Земли, что позволило обеспечить одновременную радиовидимость расположенных в разных точках обширной территории радиостанций. Преимуществами систем спутниковой связи (СС) являются большая пропускная способность, глобальность действия и высокое качество связи.

Конфигурация систем СС зависит от типа искусственного спутника Земли (ИСЗ), вида связи и параметров земных станций. Для построения систем СС используются в основном три разновидности ИСЗ (рис. 10.9): на высокой эллиптической орбите (ВЭО), геостационарной орбите (ГСО) и низковысотной орбите (НВО). Каждый тип ИСЗ имеет свои преимущества и недостатки.

Рис. 10.9. Виды орбит ИСЗ

Примером ИСЗ с ВЭО могут служить отечественные спутники типа «Молния» с периодом обращения 12 ч, наклонением 63°, высотой апогея над северным полушарием 40 тыс. километров. Движение ИСЗ в области апогея замедляется, при этом длительность радиовидимости составляет 6…8 ч. Преимуществом данного типа ИСЗ является большой размер зоны обслуживания при охвате большей части северного полушария. Недостатком ВЭО является необходимость слежения антенн за медленно дрейфующим спутником и их переориентирования с заходящего спутника на восходящий.

Уникальной орбитой является ГСО – круговая орбита с периодом обращения ИСЗ 24 ч, расположенная в плоскости экватора на высоте 35875 км от поверхности Земли. Орбита синхронна с вращением Земли, поэтому спутник оказывается неподвижным относительно земной поверхности. Достоинства ГСО: зона обслуживания составляет около трети земной поверхности, трех спутников достаточно для почти глобальной связи, антенны земных станций практически не требуют систем слежения. Однако в северных широтах спутник виден под малыми углами к горизонту и вовсе не виден в приполярных областях.

Низковысотные ИСЗ запускаются на круговые орбиты, плоскость которых наклонена к плоскости экватора (полярные и квазиполярные орбиты). Высота орбиты составляет 200…2000 км над поверхностью Земли. Запуск легкого ИСЗ на низкую орбиту может быть осуществлен с помощью недорогих пусковых установок. Однако скорость перемещения ИСЗ относительно поверхности Земли достаточно велика, в результате длительность сеанса от восхода спутника до его захода не превышает несколько десятков минут.

Диапазоны рабочих частот систем СС регламентированы ITU-R, различны для участков Земля – ИСЗ и ИСЗ – Земля и лежат в пределах 2...40 ГГц.

Для систем СС существуют некоторые особенности передачи сигналов.

- Запаздывание сигналов (для геостационарной орбиты около 250 мс), одна из причин появления эхосигналов при телефонных переговорах.

- Эффект Доплера – изменение частоты сигнала, принимаемого с движущегося источника. Для скоростей много меньших скорости света (v_r /c << 1) изменение частоты составляет f=f ₀/(1± v_r/c). Наиболее сильно эффект Доплера проявляется для ИСЗ, использующих негеостационарные орбиты.

В зависимости от назначения системы СС и типа земных станций регламентом МСЭ различаются следующие службы:

- фиксированная спутниковая служба для связи между станциями, расположенными в определенных фиксированных пунктах, а также распределения телевизионных программ;

- подвижная спутниковая служба для связи между подвижными станциями, размещаемыми на транспортных средствах (самолетах, морских судах, автомобилях и пр.);

- радиовещательная спутниковая служба для непосредственной передачи радио- и телевизионных программ на терминалы, находящиеся у абонентов.

Фиксированная спутниковая служба (ФСС). На начальном этапе ФСС развивалась в направлении создания систем магистральной связи с применением крупных земных станций с диаметрами зеркала антенн порядка 12…30 м. В настоящее время функционирует около 50 систем ФСС. В качестве примеров можно отметить отечественные системы СС «Молния-3», «Радуга», «Горизонт» и международные системы Intelsat и Eutelsat. Развитие ФСС идет по направлениям увеличения срока службы ИСЗ, повышения точности удержания ИСЗ на орбите, разработки и совершенствования многолучевых антенн, а также возможности работы на антенны земных станций малого диаметра (1,2...2,4 м) (системы VSAT).

Подвижная спутниковая служба (ПСС). В силу международного характера работы транспорта для его управления создаются международные системы глобальной спутниковой связи, например система морской спутниковой связи Inmarsat, которая введена в действие в 1982 г. Она содержит геостационарные спутники, расположенные над Атлантическим, Индийским и Тихим океанами; береговые станции, установленные на различных континентах; разветвленную сеть судовых станций различных стандартов. В настоящее время системой Inmarsat пользуется около 15 тыс. судов. В рамках организации Inmarsat решается проблема создания системы авиационной спутниковой связи.

Успехи в космических технологиях последних лет, а также достижения в микроэлектронике, появление эффективных алгоритмов параметрического компандирования речевых сигналов (см. §8.7), разработка лазерных линий межспутниковой связи вызвали большой интерес к использованию легких низколетящих ИСЗ для ПСС. Поддержание большой (десятки аппаратов) группировки ИСЗ на НВО для обеспечения непрерывности связи оказывается экономически целесообразно, во-первых, ввиду упоминавшейся выше относительно малой стоимости вывода спутника на НВО и, во-вторых, в связи с возможностью создания систем с малогабаритными абонентскими станциями, имеющими изотропные антенны.

Различают два типа СС с НВО. В наиболее простых из них пакеты информации передаются через ИСЗ-ретранслятор непосредственно или с задержкой на время пролета по трассе. Второй тип систем обеспечивает непрерывную связь. Зоны радиовидимости отдельных ИСЗ объединяются в единое информационное пространство. Примером такой системы служит международный проект Iridium, возглавляемый фирмой Motorola. Система базируется на 66 легких (масса 689 кг) ИСЗ, равномерно размещенных на шести полярных орбитах (по 11 ИСЗ на каждой орбите) высотой 780 км, плоскости которых разнесены на 30°, но совпадают по фазам движения. Каждый ИСЗ связан с четырьмя соседними. Ретранслятор работает на многолучевую антенну с 48 лучами, что позволяет организовать в системе 2100 активных лучей одновременно, т.е. создать сотовую зону обслуживания на всей поверхности Земли. В системе принят многостанционный доступ с частотно-временным разделением каналов, для межспутниковых линий и станций сопряжения предусматривается диапазон частот Ka 19…29 ГГц, для абонентских линий «Земля-ИСЗ» и «ИСЗ-Земля» – использование двух полос в диапазоне частот L 1610...1626,5 МГц. Система Iridium была рассчитана на обслуживание до 1,5 млн абонентов. Коммерческая эксплуатация системы начата в 1998 г. В системе применяются двухрежимные абонентские терминалы: режим Iridium и режим одного из стандартов сотовой подвижной связи (например, GSM). При нахождении абонента в зоне обслуживания системы сотовой связи он обслуживается данной системой. Когда абонент покидает зону обслуживания системы сотовой связи, автоматически происходит его переключение на обслуживание системой СС Iridium. Однако эта система не имела коммерческого успеха, и ее существование остается под вопросом.

Радиовещательная спутниковая служба (РСС). РСС реализует одно из основных направлений развития телекоммуникаций – персонализацию, т.е. телевизионные программы принимаются непосредственно на индивидуальные приемники абонентов. ITU-R утвердил международный план спутникового ТВ вещания в диапазоне 12 ГГц (НТВ-12). В планах зафиксированы точки стояния ИСЗ на ГСО, номера частотных каналов, параметры бортовой передающей аппаратуры. Для спутников бывшего СССР выделены пять точек стояния: 23°, 44°, 74°, 110° и 140° восточной долготы. Следует отметить, что из-за исторически сложившегося развития технических средств для непосредственного телевидения применяется также диапазон 11 ГГц, выделенный для ФСС. Для НТВ-12 используется более 100 спутников, среди которых TV-SAT-1, TV-SAT-2. TDF-1, TDF-2, TELE-X и др.

Для широкого внедрения НТВ требуются многопрограммные путники с несколькими десятками программ с тем, чтобы, приобретая сравнительно дорогое приемное оборудование абонент (зритель), мог бы значительно расширить свой телевизионный выбор. В этой связи актуальны работы в области цифрового сжатия телевизионных изображений, позволяющего передавать в одном частотном стволе до 6…10 программ одновременно.

Продолжается развитие систем и технологий вывода ИСЗ на орбиту. Очень интересным является международный проект с росским участием «Морской старт» (Sea Launch). Запуск осуществляется с подвижной морской платформы, транспортирующей ракету-носитель к экватору. При запуске используется скорость вращения Земли вокруг своей оси, т.е. вывод ИСЗ упрощается: при тех же параметрах ракеты-носителя возможен вывод большего количества груза и т.д.

СИСТЕМЫ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ И АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОММУТАЦИЯ

11.1. НУМЕРАЦИЯ АБОНЕНТСКИХ ЛИНИЙ

Телефонная связь, являясь наиболее доступным, удобным и массовым видом электросвязи, позволяет вести переговоры людям, находящимся друг от друга практически на любых расстояниях, с помощью сравнительно простых и дешевых систем, реализующих этот вид связи. Именно поэтому современные телефонные сети значительно крупнее и разветвленнее сетей других видов электросвязи.

Сеть телефонной связи нашей страны - Общегосударственная автоматически коммутируемая телефонная сеть (ОАКТС) - является составной частью Взаимоувязанной сети связи и содержит десятки миллионов телефонных аппаратов.

Единая система нумерации обеспечивает возможность установления соединения между любыми двумя абонентами ОАКТС. На ОАКТС принят зоновый принцип нумерации. Территория бывшего СССР разбита на 171 зону. Обычно территория зоны телефонной нумерации совпадает с территорией области (края и т.п.). Каждой зоне присвоен свой код (ABC). Например, код Москвы – 095, Санкт-Петербурга – 812. В пределах каждой зоны вводится единая 7-значная нумерация, причем каждой 100-тысячной группе номеров присвоен двузначный код (ab).

Для осуществления междугородной телефонной связи между абонентами разных зон вызывающий абонент должен набрать 10-значный номер вызываемого абонента: ABCabxxxxx. При установлении связи внутри зоны используется 7 цифр этого номера, которые называются 7-значным зоновым номером абонента. В качестве знака «а» не могут использоваться цифры 8 и 0 (8 – индекс выхода на междугородную сеть, 0 – на узел спецслужб с сокращенной нумерацией). Емкость зоновой нумерации составляет 80 кодов ab, т.е. 80 100-тысячных групп или 8 млн абонентских номеров.

Для городских телефонных сетей (ГТС) в зависимости от их емкости и перспектив развития из общей зоновой нумерации выделяется одна, две и более 100-тысячных групп. Для осуществления соединений в пределах ГТС устанавливается местная 5-, 6- или 7-значная нумерация. Основной единицей емкости ГТС является АТС на 10 тыс. номеров, поэтому местный абонентский номер образуется из 4-значного номера в пределах 10-тысячной группы с добавлением станционного кода. Например, axxxx.abxxxx.abcxxxx. В качестве знака «а» не могут использоваться цифры 0 или 8. Знаки «а» 6-значного и «ab» 7-значного местного номера должны совпадать с кодами 100-тысячных групп нумерации, выделенных для данной ГТС. При наличии на ГТС учрежденческо-производственных телефонных станций (УПТС) для сокращенной нумерации в пределах УПТС из состава нумерации ближайшей (опорной) районной АТС (РАТС) выделяется группа номеров, кратная 100.

Для сельских телефонных сетей в составе зоновой нумерации выделяется одна 100-тысячная группа. На СТС применяются открытая (9 – цифра выхода на вышестоящую станцию) и закрытая нумерация.

Междугородный вызов абонента ГТС осуществляется следующим образом. Набор индекса выхода на междугородную сеть 8; готовность АМТС («зуммер» или «длинный гудок»); набор 10-значного номера. Если вызываемая ГТС имеет 5- или 6-значную нумерацию, то местный номер вызываемого абонента дополняется до 7 цифрами «2».

Междугородный вызов абонента СТС осуществляется следующим образом. Для установления соединения с абонентом СТС другой зоны после кода зоны набирается 2-значный код сельского района и 5-значный абонентский номер. В справочниках коды зоны и сельского района объединяются. Например, код Санкт-Петербурга – 812, код Волховского района – 63, тогда код г. Волхова – 81263. Для установления соединения в пределах своей зоны набирается последовательность: 8 – зуммер – направляющий индекс 2 (своя зона) – код 100-тысячной группы ab – 5-значный номер. В справочниках направляющий индекс 2 и код ab объединяют. Код СТС Пушкинского района – 53, код г. Пушкино – 253. Тогда вызов абонента г. Пушкино 7-55-99 из Москвы осуществляется следующим образом: 8-(253)75599. Вызов того же абонента из Санкт-Петербурга: 8-[phone].

11.2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕЛЕФОННОГО СООБЩЕНИЯ

Для теоретического исследования телефонных сетей используются теория вероятностей и математическая статистика, на основе которой создана теория массового обслуживания. Применительно к телефонной связи она получила название теории телефонного сообщения. Эта теория изучает процессы и закономерности прохождения сообщений по сети, определяет эффективность использования коммутационных систем и линий связи, а также вопросы качества обслуживания абонентов.

Важнейшими понятиями теории телефонного сообщения являются вызовы, нагрузка и потери.

Вызовом называется заявка (специальный сигнал) одного из абонентов на установление соединения, т.е. заявка на создание системы связи между абонентами. Понятие вызова распространяется и на процесс установления соединения.

Совокупность заявок, поступающих на станцию, называют потоком вызовов. Важным параметром потоков вызовов является интенсивность вызовов, под которой понимается число вызовов, появившихся в единицу времени. Вызовы поступают неравномерно, т.е. интенсивность вызовов является величиной непостоянной.

Кроме знаний о характере и параметрах потоков вызовов для правильного построения коммутационных систем необходимо знать суммарное время обслуживания вызовов, поступающих в единицу времени, которое принято называть нагрузкой. Единица измерения нагрузки – часо-занятие.

Для подсчета нагрузки используется выражение Y = N×c×t, где N – число источников нагрузки (например, число абонентов); с – число вызовов за час от одного источника; t – длительность обслуживания вызова. Например, если на станцию за 1 ч поступают 100 вызовов, то для последовательного обслуживания всех вызовов со средней затратой времени на каждый вызов 0,1 ч (6 мин) потребуется суммарное время 10 ч. Столько времени будут заняты обслуживающие приборы.

Вызовы можно обслуживать не только последовательно, один за другим, но и параллельно, одновременно используя несколько приборов станции и соединительных линий. Например, если в обслуживании тех же вызовов будут участвовать 10 приборов и 10 линий, то поступившие 100 вызовов будут обслужены за 1 ч.

В случае параллельного обслуживания используют параметр интенсивность нагрузки. Единица интенсивности нагрузки - Эрланг. Один Эрланг (Эрл) – эта такая интенсивность нагрузки, при которой в течение одного часа будет обслужена нагрузка в одно часо-занятие.

Интенсивность нагрузки подвержена резким колебаниям в течение суток. Для расчета необходимого числа оборудования коммутационной станции принято учитывать так называемый час наибольшей нагрузки (ЧНН) – непрерывные 60 мин в течение суток, когда наблюдается максимальная интенсивность нагрузки. На рис. 11.1 показан характер изменения интенсивности нагрузки в течение суток для станций, обслуживающих производственные районы и жилой массив.

На коммутационных станциях не все поступающие вызовы могут быть обслужены немедленно из-за отсутствия в нужный момент свободных исходящих линий. В этом случае абонент получает сигнал «Занято», необслуженный вызов называют потерянным, а факт необслуживания – отказом. Такие системы получили название системы коммутации с потерями.

Рис. 11.1. Изменение интенсивности телефонной нагрузки в течение суток для станций, обслуживающих производственные предприятия (кривая 1)
и жилой микрорайон (кривая 2)

Существуют так называемые системы коммутации с ожиданием, в которых при занятых исходящих линиях абонент не получает отказа, а ожидает освобождения одной из линий, после чего соединение будет установлено.

Число потерянных вызовов в единицу времени в системах с потерями и число одновременно ожидающих абонентов в системах с ожиданием характеризуют качество обслуживания.

11.3. АППАРАТУРА ПЕРЕДАЧИ РЕЧИ

В системе телефонной связи к аппаратуре передачи речи относятся электроакустические преобразователи и вспомогательные устройства. Электроакустические преобразователи осуществляют преобразование электрической энергии в звуковую и наоборот.

Телефон преобразует электрическую энергию в звуковую и предназначен для работы в условиях нагрузки на ухо человека. Микрофон преобразует звуковые колебания в электрические. Устройства, сочетающие функции телефона и микрофона, называют обратимыми. Устройства, требующие для своей работы источник питания, называют активными.

Принцип действия электромагнитного телефона основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых постоянным магнитом (Ф₀) и электромагнитом (Ф_~). Под действием результирующего (суммарного) потока мембрана телефона совершает колебательные движения, совпадающие с направлением электрического тока, поступающего в обмотку электромагнита. Основными элементами телефона (рис. 11.2) являются: постоянный магнит, электромагнит, состоящий из двух обмоток с сердечниками, и мембрана.

Рис.11.2. Устройство электромагнитного телефона

В покое, т.е. при отсутствии тока в обмотках электромагнита, мембрана притянута к сердечнику под действием потока, создаваемого постоянным магнитом, имеет небольшой прогиб в сторону сердечника и неподвижна. Появление переменного электрического тока в обмотках электромагнита создает в сердечнике дополнительный переменный магнитный поток, направление которого совпадает, либо противоположно направлению потока, создаваемого постоянным магнитом. В результате мембрана будет совершать колебательные движения, соответствующие изменению силы тока. Колебательные движения мембраны создают распространяющиеся колебательные движения частиц воздуха, воспринимающиеся ухом человека как звук.

В телефонных аппаратах применяются так называемые капсюльные телефоны, размещаемые в микротелефонных трубках. Конструктивное исполнение их может быть различным.

Угольный микрофон – необратимый активный акустоэлектрический преобразователь. Принцип действия основан на свойстве угольного порошка изменять сопротивление электрическому току в зависимости от плотности порошка, изменяющейся под действием звуковых колебаний воздушной среды. Устройство угольного микрофона и схема его включения в электрическую цепь показаны на рис.11.3. Основными элементами микрофона являются подвижный и неподвижный электроды, подключенные к электрической цепи, и угольный порошок, заполняющий пространство между электродами. Подвижный электрод жестко связан с мембраной, воспринимающей колебания окружающего слоя воздуха. Элементы микрофона помещены в общий корпус, изготовленный из токонепроводящего материала. Звуковые колебания воздуха приводят к соответствующим колебаниям мембраны. Вместе с мембраной колеблется, совершая горизонтальные движения, подвижный электрод, изменяющий плотность угольного порошка. При увеличении плотности порошка его сопротивление электрическому току уменьшается, а при уменьшении – увеличивается. Следовательно, ток в цепи будет изменяться прямо пропорционально изменению звукового давления. При отсутствии звуковых колебаний мембрана находится в состоянии покоя, сопротивление порошка не изменяется, а в цепи микрофона протекает неизменяющийся ток. С появлением звуковых колебаний, т.е. началом изменения звукового давления, ток начинает изменяться по закону изменения давления.

Рис.11.3. Устройство и схема включения угольного микрофона

К вспомогательным устройствам относятся вызывные приборы, предназначенные для приема сигналов вызова: звонок, зуммер и др. Вспомогательным, но обязательным является также устройство для передачи адресной информации, называемое номеронабирателем. Номеронабиратели бывают дисковые и тастатурные (кнопочные). Принцип их работы рассматривается в §11.9.

Все элементы аппаратуры передачи речи конструктивно объединяются в прибор, называемый телефонным аппаратом (ТА). Структурная схема ТА приведена на рис. 11.4. Когда микротелефонная трубка ТА не снята, она нажимает на рычажный переключатель, удерживая его в нижнем положении, как показано на рис.11.4. При этом к абонентской линии (АЛ) подключен вызывной прибор, который сработает при поступлении сигнала вызова. При снятии микротелефонной трубки с ТА переключатель поднимается вверх и подключает к линии разговорные приборы и номеронабиратель, подготавливая ТА к ведению переговоров.

Рис.11.4. Структурная схема телефонного аппарата

По способу электропитания разговорных и вспомогательных приборов различают ТА с местной батареей (МБ) и центральной батареей (ЦБ). ТА МБ оборудован батареей постоянного тока с напряжением ЗВ. ТА ЦБ получает питание своей схемы по проводам АЛ от ЦБ, размещаемой на АТС. Напряжение ЦБ обычно составляет 24, 48 или, чаще всего, 60В.

11.4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ КОММУТАЦИИ

Под коммутацией понимается замыкание, размыкание и переключение электрических цепей. Коммутация осуществляется на коммутационных узлах. На сетях электросвязи посредством коммутации абонентские устройства соединяются между собой для передачи (приема) информации. Коммутация осуществляется на коммутационных узлах (КУ), являющихся составными частями сети электросвязи.

Дата добавления: 2014-01-04