Р а з д е л 3. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ, МНОГОКАНАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ, РАДИОСВЯЗЬ, РАДИОВЕЩАНИЕ И ТЕЛЕВИДЕНИЕ

9.1. ОСНОВЫ ТЕХНИКИ ТЕЛЕФОННОЙ

СВЯЗИ

Телефонная связь — наиболее массовый

и важнейший вид электросвязи

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

В сети телефонной связи нашей страны включены многие де­ сятки миллионов телефонных аппаратов. Объем сообщений, переда­ ваемых по телефонным системам, в несколько раз превышает суммарный объем сообщений, передаваемых по системам всех дру­ гих видов связи.

Без широкого использования телефонной связи сегодня невоз­ можно ни одно производство, развитие науки, культуры, процесс обучения. Без телефонной связи нельзя обеспечить надежную обороноспособность страны. Особо важную роль телефонная связь

ческих сигналов, обеспечивая тем самым возможность ведения пе­ реговоров.

Речь, как известно, представляет собой звуковое сообщение, создаваемое голосовым аппаратом и воспринимаемое органами слуха человека. Познакомимся подробнее с основными свойствами и характеристиками человеческой речи как звукового сообщения, а также с процессом слухового восприятия, свойствами и харак­ теристиками органов слуха.

Звуки речи рождаются в речевом аппарате человека при вы­ ходе потока воздуха из легких через особую щель, образуемую голосовыми связками. Вибрирующие с определенной частотой голо­ совые связки периодически перекрывают щель, и воздух через нее проходит импульсами, образуя звуковые колебания, распростра­ няющиеся в воздухе. Частота этих колебаний для каждого челове­ ка определенная и неизменная. Она определяет основной тон голоса человека. Если частота лежит в пределах 80 ... 320 Гц, то

Однако в образовании звука участвует не только основная частота, но и огромное количество ее гармоник, занимающих до­ вольно широкую полосу частот. Для русской речи эта полоса со­ ставляет примерно 80 12000 Гц. Совокупность всех частот, обра­ зующих звуки, принято называть с п е к т р о м ч а с т о т з в у к о ­ вых к о л е б а н и й .

После голосовой щели импульсы воздушных потоков, представ­ ляющие так называемый первичный звук, проходят через систему резонаторов, образуемых положением языка, зубов и губ в полости рта и носоглотки в процессе произнесения звуков. При этом проис­ ходит изменение параметров гармонических составляющих, в частности амплитуда одних усиливается, других ослабляется.

На рис. 9.1 показаны спектры первичного и сформированного резонаторами звука. Как видно из рисунка, некоторые частотные составляющие звука усилены, а другие ослаблены. Усиленные об­ ласти спектра частот, выделенные кружочками, называются ф о р ­ м а н т а ми . Звуки речи различных людей отличаются числом формант и их расположением в частотном спектре. Отдельные зву­

жат менее мощные составляющие звуковых частот. Однако именно они придают голосу каждого человека индивидуальность, тембр, позволяющие узнавать говорящего.

Таким образом, колебания голосовых связок приводят к упру­ гому колебанию среды — окружающего воздуха, воспринимаемому слуховым аппаратом человека как звук. Речь как звуковое сооб­ щение несет смысловую и эмоциональную информацию. Мощ­ ность звуковых колебаний, создаваемых звуковым аппаратом чело­ века, невелика. При разговоре шепотом она составляет приблизи­ тельно 0,01 мкВт, нормальном разговоре 10 мкВт, а при крике доходит до 5000 мкВт.

Слуховым аппаратом человека, воспринимающим звук, как известно, является ухо. Оно воспринимает колебания воздушной среды с частотами, лежащими в пределах 20 20000 Гц. Однако чувствительность уха к разным по частоте колебаниям различна. Наибольшую чувствительность ухо имеет к частотам, лежащим в

чувствительность к звуку в зависимости от мощности звуковых колебаний. При слабых звуках чувствительность уха высокая, а при сильных — понижена. Следовательно, слуховой аппарат чело­ века обладает свойством адаптироваться к звуковой обстановке.

Аппаратура передачи речи

В системе телефонной связи к аппаратуре передачи речи отно­ сятся устройства: преобразования звуковых сообщений в электри­ ческие сигналы, обратного преобразования сигналов в звуковые сообщения и ряд вспомогательных. В качестве первого устройства, часто называемого акусто-электрическим преобразователем, ис­ пользуется микрофон. В качестве второго устройства, называемого э л е к т р о а к у с т и ч е с к и м п р е о б р а з о в а т е л е м , служит те­ лефон. В системах телефонной связи наибольшее применение имеют угольные микрофоны и электромагнитные телефоны. Позна­ комимся с ними поближе.

Угольный микрофон — преобразователь звуковых колебаний в электрические. Принцип его действия основан на свойстве угольного порошка изменять сопротивление электрическому току в зависимости от его плотности, изменяющейся под действием звуковых колебаний воздушной среды. Устройство угольного мик­ рофона и схема его включения в электрическую цепь показаны на рис. 9.2. Основными элементами микрофона являются подвижный и неподвижный электроды, подключенные к электрической цепи, и угольный порошок, заполняющий пространство между электродами.

называемые капсюльные телефоны, размещаемые в микротелефонных трубках. Конструктивное исполнение их может быть различным.

В покое, т. е. при отсутствии тока в обмотках электромагни­ та, мембрана притянута к сердечникам под действием потока, создаваемого постоянным магнитом, имеет небольшой прогиб в сто­ рону сердечников и неподвижна. Появление переменного электри­ ческого тока в обмотках электромагнита создает в сердечнике дополнительный переменный магнитный поток, имеющий направле­ ние либо совпадающее, либо противоположное направлению потока, создаваемого постоянным магнитом (рис. 9.5). В результате мем­ брана будет совершать колебательные движения, соответствующие изменению величины тока. Колебательные движения мембраны периодически уплотняют и разряжают окружающий слой воздуха и тем самым создают распространяющиеся колебательные дви­ жения частиц воздуха, воспринимающиеся ухом человека как звук.

К вспомогательным устройствам аппаратуры передачи речи относятся вызывные приборы, предназначенные для приема сигналов вызова: звонок, зуммер, электролампа и др. Вспомогательным, но обязательным является также устройство для передачи адресной информации, называемое н о м е р о н а б и р а т е л е м и вырабаты­ вающее серии импульсов, соответствующих номеру вызываемого абонента. Номеронабиратели бывают дисковые и кнопочные.

Все элементы аппаратуры передачи речи конструктивно объе­ диняются в прибор, называемый т е л е ф о н н ы м а п п а р а т о м . Структурная схема телефонного аппарата приведена на рис. 9.6. Когда трубка телефонного аппарата не снята, она нажимает своей массой на рычажной переключатель, держа его в нижнем положе­ нии, как показано на рисунке. При этом к линии подключен вы­ зывной прибор, который срабатывает при появлении сигнала вызо­ ва. При снятии трубки с аппарата переключатель поднимается вверх и подключает к линии разговорные приборы и номеронаби­

ратель, подготавливая аппарат к ведению переговоров.