Телефонные аппараты

Телефонные аппараты классифицируются по назначению, способом электропитания микрофонов, обслуживания вызовов, поступающих на станцию от ТА, конструкции и по схеме включения разговорных приборов в ТА.

По назначению ТА делятся на аппараты общего и специального назначения. К первым относятся аппараты общего пользования и таксофоны, ко вторым – аппараты специального назначения – корабельные (влагонепроницаемые), шахтные (взрывобезопасные), военно-полевые, ТА с громкоговорителем и др. К телефонным аппаратам общего назначения предъявляются следующие основные требования: высокое качество приема и передачи информационных адресных и речевых сигналов, прочность, надежность, удобство пользования, невысокая стоимость, технологичность при производстве, эстетическое оформление.

По способу электропитания микрофона ТА подразделяются на аппараты системы местной батареи – ТА МБ (батарея электропитания напряжением =3 В размещается либо внутри корпуса ТА, либо поблизости от него) и аппараты системы центральной батареи – ТА ЦБ, в которых микрофон получает питание по проводам абонентской линии от центральной батареи, размещаемой на телефонной станции ( =24,48,60 В). Находят также применение, главным образом для связи в полевых условиях, безбатарейные ТА, в которых угольный микрофон заменяется электромагнитным.

По способу обслуживания вызовов, определяемому типом телефонных станций, ТА подразделяются на аппараты ручных телефонных станций – ТА РТС и автоматических телефонных станций – ТА АТС.

По конструкции ТА подразделяется на стационарные (настольные, настенные) и переносные.

По способу включения разговорных приборов телефонные аппараты классифицируются на ТА с постоянной схемой (микрофон и телефон постоянно включены в линию во время разговора) и ТА с переменной схемой (микрофон включается в линию только при передаче, а телефон – только при приеме речи). Так включаются разговорные приборы в некоторых ТА специального назначения. Телефонные аппараты с постоянными схемами делятся на ТА с местным эффектом и без него (противоместные схемы). Местным эффектом называется явление прослушивания своего разговора и шумов помещения в телефоне своего ТА.

Структурная схема телефонного аппарата показана на рис. 2.17. Кроме микрофона и телефона, размещаемых в микротелефонной трубке, к разговорным приборам относится телефонный трансформатор с a ≤0,44 дБ на f =800 Гц. Телефонный трансформатор разделяет цепи питания микрофона и переменного тока телефона для предотвращения насыщения магнитной системы телефона и увеличение дальности действия телефонной связи. Схема ТА соединяется с микротелефонной трубкой трехпроводным или четырехпроводным шнуром. Вызывные приборы осуществляют прием вызова. Приборами, воспринимающими вызов, являются поляризованный звонок переменного тока или дифференциальный электромагнитный телефон с рупором. Звонок преобразует электрический ток частотой 25 Гц в акустические колебания. Магнитная система и принцип действия поляризованного звонка переменного тока аналогичны магнитной системе и принципу действия электромагнитного телефона с дифференциальной магнитной системой с той лишь разницей, что притяжение якоря то к одному, то к другому сердечнику сопровождается ударами бойка о звонковые чашки. При этом сила, действующая на якорь, будет определяться из (2.21).

Рис. 2.17. Структурная схема телефонного аппарата.

Ток чувствительности звонка лежит в пределах 2…3 мА. Обычно звонок регулируется на частоту вызывного тока f =25 Гц.

Номеронабиратель формирует сигналы адресной информации о вызываемой абонентской линии и различных службах телефонной сети, которые передаются на АТС для автоматического управления установлением соединения.

Кнопочный номеронабиратель НК обеспечивает передачу адресной информации на АТС при нажатии кнопок. Для передачи адресной информации с кнопочного номеронабирателя используются различные способы передачи сигналов: импульсный и частотный.

При первом способе импульсы с параметрами дискового номеронабирателя формируются интегральной микросхемой МОП-структуры. Для второго способа передачи адресной информации МККТТ рекомендует двухгрупповой код. Посылка в линию двух частот (по одной из четырех каждой группы) обеспечивается нажатием одной из кнопок. Частоты выбраны в диапазоне выше 500 и ниже 200 Гц, что обеспечивает лучшую защиту приемников от разговорных токов и меньшее переходное влияние между телефонными трактами.

Двухгрупповой код позволяет создать максимум 16 сигналов, из которых пока используются 10. Две комбинации частот, выбираемые нажатием кнопки * или #, являются вспомогательными.

Опыт пользования кнопочным номеронабирателем показал, что на передачу одной цифры в среднем затрачивается примерно 0,75 с, в то время как в дисковом номеронабирателе – 1,5 с. Кнопочные номеронабиратели с запоминанием набранного номера снабжаются блоком памяти, а вспомогательные кнопки используются для посылки сигнала отбоя * и повторной передачи набранного номера #.

Таблица 2.3. Зависимость комбинации частот от номера кнопки.

Вторая группачастотГц	Первая группа частот, Гц
	*		#	Резервные комбинации частот

Широкое применение нашли две разновидности противоместных схем ТА – мостовая и компенсационная. На рис. 2.18 представлена мостовая (дифференциальная) схема ТА ЦБ, а на рис. 2.19 – его эквивалентная схема при работе на передачу. На рис. 2.1926 обозначено: – ЭДС генератора, эквивалентного угольному микрофону; – сопротивление микрофона при передаче; – входное сопротивление линии; – сопротивление балансного контура; – число витков, индуктивность и сопротивление телефонной обмотки трансформатора; – то же, балансной обмотки трансформатора; – то же, линейной обмотки трансформатора; L – индуктивность обмотки трансформатора с числом витков .

Рис. 2.18. Принципиальная мостовая схема ТА.

Рис. 2.19. Эквивалентная мостовая схема ТА ЦБ при работе на передачу речи.

Коэффициенты трансформации:

; ; . (2.35)

Ток Iм, создаваемый микрофоном, в точке b разветвляется на ток линии и ток балансного контура . Чтобы при передаче ток в телефоне равнялся нулю =0,т. е. выполнялось условие совершенной противоместности, необходимо соблюдать равенство магнитодвижущих сил линейной и балансной обмоток трансформатора, т. е.

. (2.36)

При этом токи Iб и Iл в телефонном аппарате, работающем на передачу, создают два магнитных потока в сердечнике трансформатора, которые компенсируют друг друга, и общий магнитный поток оказывается равным нулю. Следовательно, пренебрегая магнитным рассеянием в трансформаторе, получаем:

; ,

где – напряжение между точками a и b. Учитывая (2.35) и подставляя значения токов, указанные выше в (1.36), после преобразования получаем:

. (2.37)

Если входное сопротивление линии представить в виде , а сопротивление балансного контура – в виде , то на основании (1.42) можно написать равенство:

, (2.38)

из которого определяется активное сопротивление и емкость конденсатора балансного контура БК (см. рис. 2.18), а именно:

; . (2.39)

Выражение (2.42) справедливо для низких и средних частот спектра 300…3400 Гц. Для высоких частот указанное выражение неточно, так как при выводах не учитывались индуктивности рассеяния обмоток трансформатора. Очевидно, что условие совершенной противоместности будет выполнятся только на расчетной частоте. При отклонении от расчетной частоты условие совершенной противоместности нарушается и тем значительнее, чем больше это отклонение. Чтобы условие совершенной противоместности выполнялось в некотором диапазоне частот, для которого расчетная частота является средней, необходимо усложнять балансные контуры.

Рассмотрим работу мостового аппарата ЦБ на приеме (рис. 2.20, a),полагая, что его балансный контур рассчитан на условие совершенной противоместности. Все сопротивления, входящие в схему аппарата, за исключением сопротивления микрофона, остаются при приеме теми же, что и при передаче. Для упрощения будем считать сопротивление микрофона на приеме и передаче, равным . Электродвижущую силу, действующую в линейном контуре, обозначим , а токи в телефонной и микрофонной цепи и . На основании теоремы компенсации можно доказать. Что ток в телефоне при приеме речи не зависит от сопротивления микрофона. Следовательно, ток в телефоне не будет изменяться, если сопротивление микрофона будет принимать любое значение от 0 до ∞.

Рис. 2.20. Эквивалентная мостовая схема ТА ЦБ при работе на прием речи (а) и расчете тока в телефоне (б).

Положим и выполним приведение сопротивления телефонного контура к обмотке с числом витков (рис. 2.20,б) получим и . Тогда ток при работе ТА на приеме [1]:

, (2.40)

если выразить через и коэффициент трансформации, а также пренебречь ветвью с числом витков ω и индуктивностью L, что справедливо для средних и высоких частот.

Ток будет максимален при равенстве реактивных составляющих сопротивлений и , т. е. при . Из этого выражения находим расчетное значение , при котором имеет максимальное значение:

. (2.41)

Частоту выбирают в верхней части диапазона разговорного спектра, в котором мала чувствительность телефона.

Для выбранной частоты и известных значений рассчитывают коэффициент трансформации n, при котором можно получить максимальную мощность в телефоне по формуле:

. (2.42)

В компенсационной противоместной схеме ТА условие совершенной противоместности при передаче речи достигается при наличии переменного магнитного потока в сердечнике трансформатора. Направление токов в ветвях схемы при передаче и приеме соответственно указано на рис. 2.21. Как видно из схемы, цепь телефона имеет магнитную и электрическую связь с линейной и балансной обмотками автотрансформатора , обмотки которого включены согласно. Ток, протекающий через сопротивление , при передаче создает на нем падение напряжения, а токи, протекающие по обмоткам и , индуцируют в обмотке ЭДС, пропорциональную разности потоков, создаваемых балансной и линейной обмотками. Если магнитодвижущая сила и результирующая ЭДС в обмотке будет равна по величине и противоположна по фазе падению напряжения на компенсационном сопротивлении , то тока в телефоне не будет. При соответствующем расчете витков обмоток автотрансформатора и величины можно добиться отсутствия тока в цепи телефона и, следовательно, выполнения условия совершенной противоместности на расчетной частоте.

Рис. 2.21. Эквивалентная компенсационная схема ТА ЦБ:

при работе на прием ­­­­­­­­­­­­­­­­_{­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­————→}

_­ при работе на передачу ― ― →

При приеме речи токи в обмотках имеют одно направление, вследствие чего эффект компенсации не возникает и в телефоне слышна принимаемая речь. Конденсатор С служит для исключения протекания постоянного тока через телефон, и, кроме того, он является элементом балансного контура.

Основные расчетные формулы для ТА компенсационного типа приведены в [1]. Следует отметить, что противоместные схемы телефонных аппаратов перекрывают большее затухание линии по сравнению с ТА, имеющими местный эффект.

Принципиальная схема телефонного аппарат, приведенная на рис. 2.22, является мостовой схемой, в которой резисторы R1, R2 и конденсаторы С1,С2 в совокупности образуют четырехэлементный балансный контур. Диоды Д1,Д2 при малой длине абонентской линии защищают ухо абонента от акустических ударов и уменьшают силу щелчка при заводе и возвращении диска номеронабирателя, поэтому контакты 1–2 номеронабирателя, шунтирующие телефон, в ТА последних выпусков не устанавливаются. При снятии микротелефонной трубки конденсатор С1 вместе с конденсатором С2 и резистором R1 образует искрогасительный контур, подключенный параллельно к импульсному контакту 6–7 номеронабирателя. Контакт 3–4 номеронабирателя предназначен для шунтирования разговорной части схемы аппарата.

Рис. 2.22. Принципиальная схема ТА мостового типа.

Совершенствование микроэлектронных элементов на базе новейшей технологии приводит к широкому использованию интегральных схем (ИС) в ТА, что значительно улучшает электрические характеристики, функциональные возможности и обеспечивает переход от аналоговых ТА к цифровым. Созданы бестрансформаторные ТА с автоматической регулировкой уровня передачи и приема речи, реализованы тональные приемники вызова, работающие в диапазоне частот до 1000 Гц и нагружаемые на электродинамический телефон, внедряются кнопочные номеронабиратели без металлических контактных пружин с мембранной клавиатурой пленочного типа и индикацией набираемого номера на жидкокристальном индикаторе и др.

К дополнительным функциональным возможностям, реализуемым в ТА, относятся часть дополнительных видов обслуживания, число которых по материалам МККТТ достигает 80, причем главными из них являются: повторение ранее набранного номера, увеличение числа программируемых номеров, автоматическая передача номера на АТС при снятии микротелефонной трубки и нажатии любой кнопки номеронабирателя, ограничение исходящих вызовов, введение микропроцессоров для реализации автоответов и передачи данных.

Электрическими параметрами ТА являются: рабочие затухания приема , передачи и местного эффекта . К этим же параметрам относятся входное сопротивление ТА, т. е. , сопротивление ТА постоянному току и др.

Рабочее затухание ТА при передаче, дБ:

, (2.43)

где – мощность, отдаваемая микрофоном в согласованную с ним нагрузку, – мощность, отдаваемая микрофоном в линию через схему ТА.

Рабочее затухание ТА при приеме, дБ:

, (2.44)

где – мощность, отдаваемая линией с сопротивлением в согласованную нагрузку; – мощность, отдаваемая той же линией телефону через схему ТА.

Чем меньше и , тем меньше потери энергии в схеме ТА.

Рабочее затухание местного эффекта ТА, дБ:

. (2.44)

С увеличением улучшается противоместность.

Вид типовых частотных характеристик , , для современных ТА, включенных в абонентскую линию с затуханием 4,5 дБ показан на рис. 2.33. Как видно, максимально на расчетной частоте балансного контура (35…37 дБ). При включении ТА на короткую линию уменьшается, но оно не должно быть меньше 9,5 дБ, иначе в телефоне возникает зуммирование (свист).Рабочее затухание ТА при приеме имеет большую неравномерность, чем при передаче, так как модуль входного сопротивления линии с частотой уменьшается, а модуль сопротивления телефона увеличивается.

Рис. 2.23. Зависимость рабочего затухания ТА от частоты.

а

Дата добавления: 2015-07-10