Эволюция телефонного аппарата: от пассивных устройств к активным системам

Пассивная природа традиционного телефонного аппарата. Пристальное изучение схемы на рис. 2.13 раскрывает важную деталь: обычный телефон с поворотным набором номера не содержат активных цепей или элементов. Под активными электронными элементами понимаются компоненты, обеспечивающие усиление сигнала или его коммутацию. Это означает, что в стандартном телефонном аппарате не производится усиление входящего электрического сигнала. Уровень электрического сигнала, определяемый в основном условиями обслуживания на районной АТС, остается неизменным при распространении по абонентской линии связи. Фактически, уровень сигнала на аппарате слушателя будет несколько ниже из-за неизбежных потерь при передаче.

Централизация усиления сигнала в сети. Реальное усиление сигнала происходит на районной АТС или других промежуточных телефонных станциях, повторяясь на этапах распространения между станциями. Такой подход позволяет централизовать дорогостоящее и сложное оборудование, требующее квалифицированного обслуживания, распределяя его использование между множеством абонентов телефонной сети. В результате абонентская линия связи и районная АТС приобретают черты системы с централизованной обработкой, тогда как сам телефонный аппарат остается относительно недорогим интерфейсом между человеком и линией связи.

Эквивалентная схема системы связи. Для анализа эволюции телефонных аппаратов и их места в распределенных системах полезно использовать эквивалентную схему системы телефонной связи. На рис. 2.15 представлена такая схема, где телефонная станция, линия связи и аппарат заменены своими эквивалентами. Распределенные параметры линии связи представлены сосредоточенными значениями сопротивления RL и емкости CL. Телефонный аппарат представлен микрофонным и телефонным капсюлями, а также полными комплексными сопротивлениями катушки индуктивности ZF1 и ZF2.

Рис. 2.15. Эквивалентная схема телефонной станции, абонентской линии связи и телефонного аппарата

Принцип работы в режиме передачи сигнала. На рис. 2.16 показана эквивалентная схема в режиме передачи, когда абонент говорит в микрофон. Напряжение, возникающее при преобразовании речевого сигнала, обозначено как VT. Падение напряжения, равное VT, существует в каждом из контуров, содержащих ZL и XB. Напряжение VO представляет сигнал, передаваемый по телефонной линии. Остальная часть напряжения VT, обозначенная как VF1, представляет падение напряжения на ZF1. Напряжения VF1 и VF2 равны но противоположны по фазе, что обеспечивает их взаимную компенсацию и отсутствие напряжения на телефонном капсюле трубки.

Рис. 2.16. Гибридная система телефонного аппарата: эквивалентная схема в режиме передачи сигнала

Режим приема сигнала и воспроизведение звука. На рис. 2.17 представлена эквивалентная схема в режиме приема сигнала. Сигнал представлен напряжением Vr на последовательном комплексном сопротивлении линии связи ZL. Ток под действием Vr вызывает падения напряжений на элементах схемы. В этом случае напряжения VF1 и VF2 совпадают по фазе, создавая суммарное напряжение VR на телефонной трубке, которое заставляет мембрану телефона колебаться и воспроизводить звук. Напряжение на микрофоне VT просто рассеивается без полезного эффекта.

Рис. 2.17. Гибридная система телефонного аппарата: эквивалентная схема в режиме приема сигнала

Перспективы развития телефонных аппаратов. Обычная гибридная система с использованием низкочастотного трансформатора может быть заменена более компактными и экономичными схемами с резистивно-связанными мостовыми цепями. Потери в мостовых схемах могут компенсироваться использованием усилителей с регулируемым коэффициентом усиления. Это позволит применять современные микрофоны с низким уровнем искажений и точно компенсировать влияние изменения длины абонентской линии связи. Рассмотрение таких перспективных цепей телефонных аппаратов будет продолжено в следующих главах.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Бигелоу С.Д., Карр Д.Д., Виндер С..

Источник: Энциклопедия телефонной электроники.

Данные публикации будут полезны студентам и специалистам в области телекоммуникаций и сетевых технологий, инженерам, изучающим принципы передачи данных, а также всем, кто интересуется историей и эволюцией модемной связи и базовыми сетевыми протоколами.