Как работает стационарный телефон

A landline (land line, land-line, main line, home phone, fixed-line, and wireline) is a telephone connection that uses metal wires or optical fiber telephone line for transmission, as distinguished from a mobile cellular network, which uses radio waves for signal transmission.^[1]

Characteristics[edit]

Landline service is typically provided through the outside plant of a telephone company’s central office, or wire center. The outside plant comprises tiers of cabling between distribution points in the exchange area, so that a single pair of copper wire, or an optical fiber, reaches each subscriber location, such as a home or office, at the network interface. Customer premises wiring extends from the network interface to the location of one or more telephones inside the premises.

The telephone connected to a landline can be hard-wired or cordless and typically refers to the operation of wireless devices or systems in fixed locations such as homes. Fixed wireless devices usually derive their electrical power from the utility mains electricity, unlike mobile wireless or portable wireless, which tend to be battery-powered. Although mobile and portable systems can be used in fixed locations, efficiency and bandwidth are compromised compared with fixed systems. Mobile or portable, battery-powered wireless systems can be used as emergency backups for fixed systems in case of a power blackout or natural disaster.

Usage[edit]

In 2003, the CIA World Factbook reported approximately 1.263 billion main telephone lines worldwide. China had more than any other country, at 350 million, and the United States was second with 268 million. The United Kingdom had 23.7 million residential fixed home phones.^[2]

The 2013 statistics show that the total number of fixed-telephone subscribers in the world was about 1.26 billion.^[3] The number of landline subscribers continuously decreases due to upgrades in digital technology and the conveniences that come with switching to wireless (cellular) or Internet-based alternatives.

Successors[edit]

In many countries, landline service has not been readily available to most people. In some countries in Africa, the rise in cell phones has outpaced growth in landline service. Between 1998 and 2008, Africa added only 2.4 million landlines.^[4] In contrast, between 2000 and 2008, cell phone use rose from fewer than 2 in 100 people to 33 out of 100.^[4] There has also been a substantial decline of landline phones in the Indian subcontinent, in urban and even more in rural areas.

In the early 21st century, the landline telephone has declined due to the advancement of mobile network technology and the obsolescence of the old copper wire networking. It is more difficult to install landline copper wires to every user than it is to install mobile wireless towers that many people can connect to. Eventually these metallic networks will be deemed completely out of date and replaced by more efficient broadband and fiber optic landline connections extending to rural areas and places where telecommunication was much more sparse. Some see this happening as soon as the year 2025.^[5]

In 2004, only about 45% of people in the United States between the ages of 12 and 17 owned cell phones. At that time, most had to rely on landline telephones. Just 4 years later, that percentage climbed to about 71%. That same year, 2008, about 77% of adults owned a mobile phone.^[6] In the year 2013, 91% of adults in the United States owned a mobile phone. Almost 60% of those with a mobile had a smartphone.^[7] A National Health Interview Survey of 19,956 households by the Centers for Disease Control and Prevention released May 4, 2017 showed 45.9 percent of U.S. households still had landlines, while 50.8 percent had only cell phones. Over 39 percent had both.^[8]

In Canada, more than one in five of households use cell phones as their only source for telephone service. In 2013, statistics showed that 21% of households claimed to only use cellular phones.^[9] Households that are owned by members under the age of 35 have a considerably higher percentage of exclusive cell phone use. In 2013, 60% of young household owners claimed to only use cell phones.^[10]

By means of porting, voice over IP services can host landline numbers previously hosted on traditional fixed telephone networks. VoIP services can be used anywhere an internet connection is available on many devices including Smartphones, giving great flexibility to where calls may be answered and thus facilitating remote, mobile and home working, for example. VoIP porting allows landline numbers to remain in use, whilst freeing them from actual landlines tied to one location. This is useful where landline numbers are believed to be preferred by callers, or where it is preferable that legacy landline numbers remain connected.

See also[edit]

• Plain old telephone service
• Local loop
• Last mile
• Field telephone

References[edit]

A landline (land line, land-line, main line, home phone, fixed-line, and wireline) is a telephone connection that uses metal wires or optical fiber telephone line for transmission, as distinguished from a mobile cellular network, which uses radio waves for signal transmission.^[1]

Characteristics[edit]

Landline service is typically provided through the outside plant of a telephone company’s central office, or wire center. The outside plant comprises tiers of cabling between distribution points in the exchange area, so that a single pair of copper wire, or an optical fiber, reaches each subscriber location, such as a home or office, at the network interface. Customer premises wiring extends from the network interface to the location of one or more telephones inside the premises.

The telephone connected to a landline can be hard-wired or cordless and typically refers to the operation of wireless devices or systems in fixed locations such as homes. Fixed wireless devices usually derive their electrical power from the utility mains electricity, unlike mobile wireless or portable wireless, which tend to be battery-powered. Although mobile and portable systems can be used in fixed locations, efficiency and bandwidth are compromised compared with fixed systems. Mobile or portable, battery-powered wireless systems can be used as emergency backups for fixed systems in case of a power blackout or natural disaster.

Usage[edit]

In 2003, the CIA World Factbook reported approximately 1.263 billion main telephone lines worldwide. China had more than any other country, at 350 million, and the United States was second with 268 million. The United Kingdom had 23.7 million residential fixed home phones.^[2]

The 2013 statistics show that the total number of fixed-telephone subscribers in the world was about 1.26 billion.^[3] The number of landline subscribers continuously decreases due to upgrades in digital technology and the conveniences that come with switching to wireless (cellular) or Internet-based alternatives.

Successors[edit]

In many countries, landline service has not been readily available to most people. In some countries in Africa, the rise in cell phones has outpaced growth in landline service. Between 1998 and 2008, Africa added only 2.4 million landlines.^[4] In contrast, between 2000 and 2008, cell phone use rose from fewer than 2 in 100 people to 33 out of 100.^[4] There has also been a substantial decline of landline phones in the Indian subcontinent, in urban and even more in rural areas.

In the early 21st century, the landline telephone has declined due to the advancement of mobile network technology and the obsolescence of the old copper wire networking. It is more difficult to install landline copper wires to every user than it is to install mobile wireless towers that many people can connect to. Eventually these metallic networks will be deemed completely out of date and replaced by more efficient broadband and fiber optic landline connections extending to rural areas and places where telecommunication was much more sparse. Some see this happening as soon as the year 2025.^[5]

In 2004, only about 45% of people in the United States between the ages of 12 and 17 owned cell phones. At that time, most had to rely on landline telephones. Just 4 years later, that percentage climbed to about 71%. That same year, 2008, about 77% of adults owned a mobile phone.^[6] In the year 2013, 91% of adults in the United States owned a mobile phone. Almost 60% of those with a mobile had a smartphone.^[7] A National Health Interview Survey of 19,956 households by the Centers for Disease Control and Prevention released May 4, 2017 showed 45.9 percent of U.S. households still had landlines, while 50.8 percent had only cell phones. Over 39 percent had both.^[8]

In Canada, more than one in five of households use cell phones as their only source for telephone service. In 2013, statistics showed that 21% of households claimed to only use cellular phones.^[9] Households that are owned by members under the age of 35 have a considerably higher percentage of exclusive cell phone use. In 2013, 60% of young household owners claimed to only use cell phones.^[10]

By means of porting, voice over IP services can host landline numbers previously hosted on traditional fixed telephone networks. VoIP services can be used anywhere an internet connection is available on many devices including Smartphones, giving great flexibility to where calls may be answered and thus facilitating remote, mobile and home working, for example. VoIP porting allows landline numbers to remain in use, whilst freeing them from actual landlines tied to one location. This is useful where landline numbers are believed to be preferred by callers, or where it is preferable that legacy landline numbers remain connected.

See also[edit]

• Plain old telephone service
• Local loop
• Last mile
• Field telephone

References[edit]

Телефонный аппарат как зеркало должностных обязанностей. Обзор стационарных и беспроводных телефонов.

Знаете, с каких слов началась эпоха телефонной связи? “Мистер Ватсон, зайдите ко мне. Вы мне нужны!” Нет. Холмс тут ни при чем. 10 марта 1876 года Александр Грэм Белл, официально признанный изобретателем телефона, пролил кислоту себе на брюки и позвонил своему помощнику.

Аппарат, который сконструировал Белл, на самом деле назывался “говорящий телеграф” и выглядел так (на фотографии — копия оригинального прибора):

Копия телефонного аппарата, созданного А. Беллом. 2. Телефонный аппарат 1986 г. (Швеция) 3. Пример старинного телефонного аппарата с настенным креплением.

Сколько моделей телефонных аппаратов появилось с тех пор? Трудно сказать. Общее количество телефонных аппаратов во всем мире давно перевалило за миллиард — это и стационарные телефоны, и беспроводные, и мобильные.

Как бывает практически со всеми приборами, принципиальная идея сохраняется в течение долгого времени, а вот практическая ее реализация может меняться: сначала относительно плавно, а потом — стремительно. Так случилось и с телефонными аппаратами.

Телефонный аппарат обычно состоит из двух частей. Коммутационно-вызывная обеспечивает прием входящего вызова, а также соединение или разъединение с другими телефонными аппаратами. Разговорная часть обеспечивает прием и передачу речи.

А вот дальше… Эх, жалко, что Карл Линней — отец современной систематики растений и животных — не дожил до наших дней! Он был настолько увлечен систематизацией всего и вся, что даже посуду в буфете распределял по категориям. Можно только представить себе, как бы он разгулялся, посмотрев на многообразие современных телефонных аппаратов.

Попытки классифицировать это многообразие привели к нескольким подходам, которые могут применяться одновременно.

Во-первых, телефонные аппараты различаются по способу питания микрофонов (устройств, обеспечивающих преобразование голосовых сигналов в электрические импульсы). Микрофоны телефонных аппаратов системы центральной батареи (Цб)  получают питание от батареи, расположенной на телефонной станции, питание подается по проводам абонентской линии. Телефонные аппараты местной батареи (система МБ) получают питание от отдельной батареи., которая размещается либо в корпусе самого аппарата, либо рядом с  ним.

1 — телефонные аппараты системы ЦБ серий “Нефрит” и “Селенит”  2- телефонный аппарат “Абонент SM”; питание осуществляется либо от ЦБ АТС, либо от коммутационного оборудования; 3- телефонный аппарат системы местной батареи “Ритм ТА 201”

Во-вторых, телефонные аппараты отличаются по способу коммутации: есть ТА, которые предназначены для работы с АТС (автоматическими телефонными станциями), есть также и телефонные аппараты, которые работают с РТС — телефонными станциями, имеющими ручное обслуживание (про телефонисток не забыли?)
На рисунке — ручной телефонный коммутатор (ручная телефонная станция) и автоматическая телефонная станция)

В-третьих, телефонные аппараты различают по наличию/отсутствию номеронабирателя.

В-четвертых, телефонные аппараты различаются по способу набору номера. В ТА, известных нам еще с середины прошлого века, передача номера осуществляется импульсами постоянного тока, и для этой цели используется дисковый номеронабиратель. В более современных аппаратах для передачи номера также используются импульсы постоянного тока, но номеронабиратель уже кнопочный. Наконец, наиболее современные ТА используют тональный набор — передача номера осуществляется посредством многочастотного кода, которые генерируется кнопочным номеронабирателем.

1.Телефонный аппарат без номеронабирателя модель Тюльпан -01 ЦБ 2. Телефонный аппарат с дисковым номеронабирателем. 3. Телефонный аппарат с кнопочным номеронабирателем. 4. Телефонный аппарат с кнопочным номеронабирателем и тональным набором номера (производитель Panasonic)

В-пятых, телефонные аппараты подразделяются по способу преобразования голосового сигнала на аналоговые и цифровые. Если же передача цифрового сигнала осуществляется по сетям с пакетной коммутацией (например, по сети Интернет), то речь может идти уже не просто о цифровых, а об IP-телефонах (часто их называют также SIP-телефонами).

Верхний ряд — аналоговые телефонные аппараты зарубежных производителей;

Нижний ряд — цифровые телефонные аппараты зарубежных производителей

В-шестых — по наличию/отсутствию проводов — вы наверняка слышали о проводных и беспроводных телефонах.

Примеры беспроводных телефонных аппаратов.

С проводными и беспроводными отечественными телефонными аппаратами можно ознакомиться в нашем каталоге.

В-седьмых, если уж телефонный аппарат проводной, он может быть двух- и четырехпроводным.

Пример — два телефонных аппарата серии Сапфир, предназначенные для работы в специальных линиях связи. Внешне ничем не отличаются… Слева — двухпроводной, справа — четырехпроводной.

В-восьмых, телефонные аппараты делятся на аппараты общего и специального назначения. К последним относят таксофоны, монтерские, шахтные, корабельные, промышленные и некоторые другие телефонные аппараты.
Слева направо: шахтный телефонный аппарат, монтерский телефонный аппарат, корабельный телефонный аппарат (модель прошлого века)

В-девятых, в зависимости от конструкции, телефонные аппараты подразделяют на настольные, настенные, унифицированные и переносные.

В-десятых, телефонные аппараты делят по функционалу: на ТА с обычными функциональными возможностями, ТА с дополнительными функциональными возможностями и многофункциональные телефонные аппараты. Последние, например, обеспечивают автоматический набор программируемых номеров, отображение набора номера на индикаторе и многие другие возможности. Всего насчитывают четыре класса сложности телефонных аппаратов:  “Элита” — высший класс или класс 0 — многофункциональные телефонные аппараты. В самом низу иерархии располагаются телефоны 3 класса сложности — с дисковым номеронабирателем, электромеханическим звонком и угольным микрофоном.

Итак, 10 вариантов классификации… Специалистам хорошо — посмотрев на конкретный телефонный аппарат, они тут же применят все десять, и в описании конкретного телефонного аппарата  появятся конкретные характеристики: например, телефон специального назначения, системы ЦБ, без номеронабирателя, аналоговый, двухпроводной (и так далее).

А что делать неспециалисту?

Ну, во-первых, забить и при подборе телефонного аппарата обратиться к специалистам.

Во-вторых, попытаться хоть немного разобраться самому. И если вы дочитали до этого места и все еще не забили, благодарим за терпение и идем дальше!

Любой телефонный аппарат предназначен для определенного круга задач. И этим определяется выбор его особенностей.

Например, вы наверняка помните из старых советских фильмов, как директор какого-нибудь завода, услышав звонок, тут же приобретал серьезное выражение лица и отвечал четко, по-деловому. Еще бы — сам министр звонит! А вы обращали внимание на сам телефонный аппарат? Скорее всего, на нем не было никакого номеронабирателя. Почему? А зачем?! Этот телефонный аппарат был предназначен для работы в специальной сети ведомственной связи. Звонит министр — подняли трубку и ответили. Нужно собраться с духом и позвонить в министерство — подняли трубку и попросили соединить с министром. Действительно, никакой номеронабиратель тут не нужен. А еще этот телефонный аппарат был, скорее всего, ТА системы ЦБ. Так надежнее и проще. Разумеется, он был стационарным, проводным, настольным и аналоговым и работал с телефонной станцией, имеющей ручное обслуживание. Иначе откуда “соедините меня с министром”?!

В современных специальных сетях связи аналоговые телефонные аппараты системы ЦБ применяются часто. Например, такие телефонные аппараты изготавливаются для систем телефонной связи МПС. Для подключения к АТС на такой телефонный аппарат устанавливается номеронабиратель.

Принцип “задача-функционал-конструктив” сохраняется во всех случаях. Нет смысла разбирать их подробно, иначе в этой статье появится не один десяток дополнительных страниц.

Давайте сразу перейдем к современным телефонным аппаратам общего назначения, поскольку именно они, скорее всего, в первую очередь понадобятся вам для организации телефонной связи на предприятии.

Очень часто в системах телефонной связи используются аналоговые телефонные аппараты. Несовременно, скажете? Не совсем так!  Среди аналоговых ТА есть представители всех классов сложности: от простейших до многофункциональных.

Внешний вид современного аналогового ТА ничем не выдает его аналоговой сущности. Да и в ней самой ничего плохого нет.  Цифровая связь обеспечивает более высокое качество и снижает вероятность перехвата сообщения. Но в подавляющем большинстве случаев эти различия не так принципиальны. Другое дело — мини АТС, которая установлена на вашем предприятии. Мало того, что она, скорее всего, предпочитает телефонные аппараты того же производителя, но если она цифровая, то с аналоговым телефоном, скорее всего, работать не захочет. Кстати. АТС “Максиком” так не поступают — они совместимы с любыми телефонными аппаратами, и это стоит иметь в виду.

Так может быть, лучше все-таки цифровой телефонный аппарат?  Опять же, все зависит от ваших задач. Цифровые телефонные аппараты “по определению” обеспечивают более широкий функционал и относятся к высшему классу сложности. У цифровых телефонных аппаратов есть своя “элита” — цифровые системные телефонные аппараты.  Как правило, такие аппараты устанавливаются у руководителей среднего и высшего звена и обеспечивают доступ ко многим сервисным функциям мини АТС. По своей сути СТА — сами по себе являются маломощными мини АТС.

Кроме того, цифровой системный телефонный аппарат является полноценным пультом связи, который может эффективно использоваться как на гражданских, так и на специальных объектов.

Например, системный телефон превращается в пульт начальника караула:

С такого пульта можно оперативно совершать звонки,

оперативно принимать входящие вызовы,

а также управлять доступом в помещения и громкоговорящей связью.

 

Однако, нужно иметь в виду, что цифровые телефонные аппараты работают только с гибридными и цифровыми АТС, а системные телефонные аппараты вообще можно подключать только к мини АТС. И еще одно важное замечание: цифровые ТА “не живут” без электропитания от розетки 220В. А это значит, что если в вашей системе телефонной связи не предусмотрены источники бесперебойного питания, в случае аварии на электросети цифровые телефонные аппараты работать не будут. В отличие, кстати, от аналоговых.

А не замахнуться ли на IP-телефоны? Зря, что ли, они считаются самыми современными? IP-телефоны (SIP-телефоны) очень пригодятся в том случае, если вы хотите полностью или частично перейти на IP-телефонию, т.е. по сути, звонить через Интернет.  О преимуществах и подводных камнях VOIP-телефонии можно прочитать здесь, но вкратце можно сказать следующее. Во-первых, IP-телефоны не будут работать с большинством мини АТС. Если только, конечно, в конструктиве АТС не предусмотрена такая возможность (как, например, в IP АТС  MXM500). Во-вторых, они, как все цифровые телефоны, зависят от электропитания и в случае аварии перестают работать. В-третьих, стоимость… Впрочем, достаточно. Вполне возможно, что преимущества IP телефонов в случае вашего предприятия будут настолько очевидны, что о недостатках можно будет забыть.

Что еще мы упустили? Точнее, опустили, причем намеренно. Например, практически ничего не сказали о телефонах Dect. Обошли вниманием конференц-телефоны. И вообще умолчали о том, как работает телефонный аппарат, не раскрыли все возможности многофункциональных телефонных аппаратов….

Почему? Потому что вываливать содержимое толстого учебника, даже в популярной форме, на голову неспециалиста — жестоко и бессмысленно.

Главное — иметь общее представление. А вот когда дело дойдет до частностей…

Впрочем, вот пример.

Предположим, нужно подобрать идеальный телефонный аппарат для сотрудника Х.  Этот сотрудник постоянно находится на своем рабочем месте и часто отвечает на звонки. Значит, ему понадобится стационарный проводной телефонный аппарат.  Стол у этого сотрудника большой, места на нем много. ОК, значит, ищем стационарный настольный проводной телефонный аппарат. Погодите!  А какие дополнительные функции понадобятся? Скажем, если сотрудник Х часто сталкивается с тем, что у тех, кому он звонит, часто занят телефон, очень пригодится функция автодозвона.  Так… А как часто ему приходится звонить самому, причем по одним и тем же номерам? Как много таких номеров? Может быть, лучше иметь телефонный аппарат с записной книжкой на …дцать номеров?

И так далее. Собрав всю нужную информацию, набираем запрос в поисковой системе… И получаем огромный выбор телефонных аппаратов, которые формально соответствует пожеланиям. КАКОЙ выбрать?!

Давайте зайдем с другого конца.

Вот примеры проводных телефонных аппаратов в нашем каталоге.

Вот примеры беспроводных ТА.

А это — системные телефонные аппараты.

Никто лучше Вас не знает, кому и сколько раз Вы звоните, какой функционал телефонного аппарата наилучшим образом соответствует Вашим задачам.

Попробуйте пройти по этим ссылкам, ознакомиться с описаниями и спецификациями. Какой из вариантов Вам подходит?

Но даже если Вы что-то выберете, все равно останутся вопросы. В том числе такие, о существовании которых неспециалист даже не догадывается.

Именно поэтому мы старались не углубляться в частности. Все-таки, это — дело специалистов, которым Вы поручаете свою систему связи и подбор оборудования.

В том числе, это наше дело. И вот как мы к нему относимся.

Ваше предприятие уникально. Да, у него есть типовые характеристики, но уникальность заключается  не только в особенностях деятельности, но и в людях: их обязанностях, опыте, менталитете. Все это обязательно должно быть учтено в решении для Вашего предприятия.

А значит, получив от Вас необходимую информацию, мы подберем оптимальное оборудование, в том числе телефонные аппараты. Да так, что каждый сотрудник будет иметь такой телефон, который наилучшим образом будет соответствовать его должностным обязанностям и (почему нет?) личным особенностям.

И кто сказал, что такой подход обойдется Вам дороже? Наоборот, скорее всего, дешевле — как на этапе создания системы связи или оптимизации уже имеющегося решения, так и в ходе ее дальнейшей эксплуатации.

2.1. Принципы телефонной передачи

2.2. Характеристики звуковой речи

2.3. Устройство, принцип действия, характеристики электромагнитного телефона

2.4. Устройство, принцип действия, характеристики угольного микрофона

2.5. Принципы построения ТА, их характеристики

2.1. Принципы телефонной передачи

• речь человека — совокупность звуковых колебаний;

• процесс преобразования речевых сигналов в электрические, передача их на расстоянии и преобразование последних вновь в речевые сигналы называется телефонной передачей речи;

• совокупность устройств, входящих в систему электрической передачи речи от рта говорящего до уха слушающего, образует тракт телефонной передачи или телефонный тракт — отныне пользуются этим понятием.

Специально, для организации телефонного тракта необходимо иметь:
1. аккустико-электрические преобразователи — микрофоны М;
2. электро-аккустические преобразователи — телефоны Т — это составные части телефонного аппарата ТА;
3. линейные сооружения — АЛ и СЛ;
4. телефонные станции АТС.

3 и 4 — это соединительные тракты.

Телефонные тракты могут быть:
— двухпроводными;
— трехпроводными;
— четырехпроводными;
— совокупность 2-х и 4-х проводных линейных участков.

АЛ — как правило, 2-х проводная линия (а,в), которая соединяет ТА с оборудованием АТС. На ГТС она не является очень длинной.
СЛ — 2-х, 3-х, 4-х проводные линии, которые соединяют между собой АТС (если их на сети более одной).

1. Если длина СЛ>5 км., но <= 10-12 км., то в целях экономии целесообразно использовать 2-х проводные физические СЛ.

При этом в телефонный тракт необходимо ввести 2-х обмоточный или 3-х обмоточный (с балансным контуром) трансформатор, чтобы развязать тракт приема и тракт передачи.

2. Если длина СЛ<=5 км., то экономически целесообразно использовать 3-х проводные СЛ (а,в,с), о чем речь будет идти в дальнейшем.

3. Если длина СЛ>10-12 км., то экономически целесообразно на телефонных сетях использовать аппаратуру передачи данных АПД (аппаратуру уплотнения) и тогда необходим 4-х проводный телефонный тракт, который практически состоит из 2-х проводных телефонных трактов одностороннего действия и обеспечивает двустороннюю передачу речи.

Такой телефонный тракт имеет ряд преимуществ (устойчив против самовозбуждения), но более дорогой. Современные ЦСК предусматривают только такой телефонный тракт на любых сетях-DX-200.

4. Реально на сетях в чистом виде 4-х проводный телефонный тракт не используется, а осуществляется на АТС с помощью ДС (диф. систем) переход от 4-х проводной СЛ к 2-х проводной АЛ.

Подобные схемы хорошо вам известны из курса МЭС.

2.2. Характеристики звуковой речи

— звук — колебательное движение частиц упругой среды, вызывающее слуховое ощущение.

Источником звуковых колебаний является колеблющееся тело. Звуковые колебания могут быть периодическими и непериодическими. Периодические могут быть синусоидальные и несинусоидальные (примером несинусоидальных периодических колебаний является звуки музыкальных инструментов). Звуки разговорной речи относятся к непериодическим колебаниям.

— звуковое поле — пространство, в котором распространяется звуковые волны. Звуковое поле распространяется от источника звука во все стороны в виде звуковых волн.

Характеристики:

— скорость распространения звукового поля в воздухе при нормальном атмосферном давлении и t=20° C составляет 343 м/с.

— интенсивность звука — количество звуковой энергии, проходящей за 1 сек. через площадку в 1м², расположенную перпендикулярно к направлению звуковой волны.

I=R*P², где
Р=Р_ш/2 — звуковое давление(Па), где
Р_ш — амплитудное значение волны звукового давления
К=2,41*10^-3

В технике телефонной связи приходится иметь дело с величинами интенсивностей отличающихся друг от друга в 10¹⁰-10¹² раз. Поэтому для удобства расчетов пользуются не абсолютными значениями, а их уровнями.

— уровнем интенсивности звука называется логарифм отношения интенсивности рассматриваемого звука к интенсивности звука, принятого за начало отсчета.

В=10lg(I/I₀) [ дБ]
I₀=10^-12 Вт/м² — интенсивность, принятая за начало отсчета.
I-интенсивность звука, уровень которого мы определим.

Основные свойства звуковой речи:

Звуки речи образуются в речевом аппарате человека: из легких поступает воздух, который встречает голосовые связки и приводит их в колебательные движения.

1. Колебание голосовых связок создает звуковое колебание.

f = 80Гц – 12000Гц – частный спектр звуковых колебаний голосовых связок.

2. Тип голоса говорящего:

• бас: 80 – 320 Гц;
• баритон: 100 – 400 Гц;
• сопрано: 250 – 1200 Гц;
• дисконт: до 2500 Гц.

3. Форманты — усиленные области частот. При разговоре полость рта усиливает аккорды одних частот и ослабевает другие. Каждому звуку речи соответствует усиление нескольких областей частот (до 6), но выбираются две максимальные, их и называют формантами:

• звук У — форманты вблизи частот f = 400 и f = 800;
• звук А — форманты вблизи частот f = 800 и f = 1200;
• звук И — форманты вблизи частот f = 400 и f = 2500;
• звук С — форманты вблизи частот f = 4200 и f = 8600;

Звук не свойственен русскому языку: Ф — форманты вблизи частот f = 7000 и f = 12000.

4. Большинство формант человеческой речи расположено в спектре частот 300–3400Гц, поэтому МККТТ рекомендует для телефонной связи передачи полосы частот 0,3 – 3,4 кГц.

5. Звуковое поле обладает определенной мощностью, зависящей от громкости разговора:

• при средней громкости 10 мкВт — возле рта говорящего;
• при крике 1000-5000 мкВт;
• при шепоте 0,01 мкВт.

6. Диапазон изменения громкости звуковой речи выражается в логарифмическом масштабе и называется динамическим диапазоном речи.
Д=10lg I_max/I_min=10lg 1000/0,01=50Дб
Динамический диапазон телефонной передачи составляет всего 25-30 дБ.

Слуховое восприятие звуковых колебаний

На слух могут быть восприняты звуковые колебания в пределах 16-20000Гц.</P >

Колебания с f < 16Гц – инфразвуковые

f > 20000Гц – ультразвуковые

Изменение частоты колебаний и изменение амплитуды колебаний воспринимается как изменение громкости звука.

Для каждой частоты имеется порог слышимости — это минимальная интенсивность звукового колебания, при котором звук слышен.

Нижняя кривая — частотная характеристика порога слышимости.

Увеличение интенсивности звуковых колебаний воспринимаются на слух как увеличение громкости. Максимально допустимая интенсивность звука, при некотором ощущении звука переходит в ощущение боли — порог болевого ощущения.

Верхняя кривая — частотная характеристика порога болевого ощущения — на различных частотах несколько различен.

Область звукового восприятия — между ними.

Ухо человека максимально чувствительно к частотам 1000–5000 Гц. На этих частотах воспринимаются звуковые колебания с очень малыми интенсивностями. В середине обозначена область речи.

При организации телефонной связи необходимо учитывать некоторые особенности слухового восприятия:
1. Маскировка звуков — уменьшение уровня ощущения звука при одновременном воздействии передаваемого сигнала и мешающего звука. Звуки с большой интенсивностью маскируют звуки с меньшей интенсивностью. Если мешающие звуки более низкой частоты, чем передаваемые, также уменьшается чувствительность к передаваемому сигналу.
2. Адаптация слуха — способность уха приспосабливаться к интенсивности воздействующих на него сигналов. Если вслед за громким звуком сразу последует слабый, то ухо не успевает сразу приспособиться к его восприятию (порог слышимости восстанавливается через 10-15 секунд после прекращения воздействия громкого внешнего звука). Адаптация практически зависит от частоты.

2.3. Устройство, принцип действия, характеристики электромагнитного телефона

Акустическим преобразователем,преобразующим электрическую энергию в звуковую является телефон.

По принципу преобразования электрической энергии телефоны могут быть:

• электромагнитные;

• электродинамические;

• пьезоэлектрические.

Но в телефонных аппаратах общего пользования наиболее широкое применение получили электромагнитные телефоны, отличающиеся простотой конструкции, высокими акустическими данными и устойчивостью в работе.

Все электромагнитные телефоны по устройству магнитной системы могут быть разделены на две основные группы:

1. телефоны с простой магнитной системой;
2. телефоны с дифференцированной магнитной системой.

Устройство и принцип действия телефона с простой магнитной системой:

• постоянный магнит (ПМ);

• катушки с сердечниками (полюсные надставки (ПН));

• металлическая мембрана (М);

• обмотки.

Принцип действия основан на взаимодействии 2-х магнитных потоков:создающего постоянным магнитом Ф₀≈Ф₌≈Ф_CONST и переменным магнитным потоком Ф_~— созданного при протекании по обмоткам переменного тока.

Под действием постоянного магнита мембрана (не закреплена) в исходном положении находится в притянутом состоянии и имеет изгиб δ.

Когда направление переменного магнитного потока Ф_~ совпадает с направлением Ф₀,то результирующий магнитный поток воздействующий на мембрану увеличивается и мембрана сильнее притягивается к полюсным надставкам.

При встречном направлении магнитных потоков, сила притяжения мембраны уменьшается и мембрана, под воздействием силы упругости, отходит от полюсных надставок, следовательно, мембрана совершает колебательные движения.

Если в обмотки телефона подавать разговорный ток, то колебания мембраны будут воспроизводить передаваемую речь, т.к создаваемые колебания воздуха воспринимаются ухом человека,как звук.

Сила,воздействующая на мембрану,обусловлена суммой магнитных потоков и определяется по формуле:
F=K(Ф₀+Ф_~)² , где
К — коэффициент, зависящий от конструкции магнитной системы телефона;
Ф_~=Ф_м· sin ωt
Ф_м — амплитуда переменного магнитного потока.

Назначение постоянного магнита: наличие постоянного магнита позволяет увеличить чувствительность телефона и создать условие, при котором частота воспроизводимого звукового сигнала совпадает с частотой принимаемого разговорного тока.

Если Ф₀=0,то частота колебания мембраны будет в 2 раза выше,чем частота подаваемого разговорного сигнала. При этом, ток передаваемой речи повышается на одну октаву и передача сообщения будет происходить с большими искажениями.

При наличии Ф₀ частота колебаний воспроизводимого сигнала совпадает с частотой подаваемого разговорного тона. Величина Ф₀ должна быть оптимальной, т.к. увеличение Ф₀ приводит к ухудшению условия приема (в следствии насыщения магнитной системы).

Назначение полюсных надставок: делает невозможным насыщение магнитной системы, т.к выполнен из материала, обладающего малой остаточной магнитной индукцией. Их сечение рассчитано так, чтоб это не произошло, да и отодвигают мембрану от постоянного магнита.

Устройство и принцип действия телефонов с дифференциальной системой:
1. постоянный магнит ПМ;
2. полюсные надставки ПН;
3. каркас катушки;
4. мембрана М;
5. якорь внутри катушки Я.

При прохождении через катушку переменного тока возникающий магнитный поток взаимодействует с потоком постоянного магнита. В один полупериод происходит сложение Ф₀ и Ф_~ через верхний полюсной наконечник и Я и М смещаются вверх; во второй полупериод усиливается поток через нижний ПН и Я перемещается вниз.

Преимущества:
— чувствительность значительно выше;
— не вносит нелинейных искажений.

Недостатки:
— сложны по конструкции;
— более дорогие;
— используют там, где высокие шумы: корабль, шахта — это капсюли ДЭМК-7.

Частотная характеристика чувствительности телефона.

Чувствительностью телефона называют отношение волны звукового давления, развиваемого испытуемым телефоном, к волне переменного напряжения на его зажимах:

S_T=P/U (Н/м²·В) (Па/В)

Зависимость S_Т от звуковой частоты называется частотной характеристикой телефона.

Чувствительность телефона не является величиной постоянной, а зависит от частоты. Неравномерность характеристики объясняется резонансными свойствами М и той акустической нагрузки, на которой работает телефон:
1. собственная частота колебаний М совпадает с частотой звукового колебания (собственная частота зависит от размеров, толщины, упругости самой мембраны)
2. частота колебаний воздушных объемов заключается между мембраной и ухом, может совпадать с определенной частотой разговорного сигнала и возникает резонансное явление.

Электромагнитный телефон является обратимым устройством (разобраться самостоятельно).

2.4. Устройство, принцип действия, характеристики угольного микрофона

Акустическим преобразователем, преобразуемым звуковую энергию в электрическую является микрофон.

По принципу преобразования звуковой энергии микрофоны могут быть:

• электродинамические;

• пьезоэлектрические;

• конденсаторные;

• полупроводниковые.

Но в телефонных аппаратах общего пользования наиболее широкое применение пока (будущее за полупроводниковыми) получили угольные.

Работа угольного микрофона основана на изменении сопротивления угольного порошка под воздействием звуковых колебаний.

Основные части:
— мембрана;
— подвижный электрод;
— неподвижный электрод;
— угольный порошок;
— корпус.

Пока на мембрану не воздействуют звуковые колебания, она находится в спокойном состоянии и по цепи (первичной) протекает постоянный ток Y₀ — ток питания микрофона. При воздействии на мембрану звукового давления (речевой сигнал), мембрана начинает колебаться совместно с подвижным элементом. При увеличении давления на мембране, она прогибается в сторону угольного порошка, сжимает его, следовательно, сопротивление угольного порошка уменьшается и ток в цепи микрофона увеличивается. При уменьшении давления на мембрану происходит разрыхление угольного порошка, следовательно увеличивается сопротивление угольного порошка и уменьшается ток в цепи микрофона.

Таким образом, вследствие колебаний мембраны микрофона в первичной обмотке трансформатора будет протекать изменяющийся во времени и постоянный по направлению ток, который называется пульсирующий. Переменная составляющая этого тока во вторичной обмотке трансформатора наводит переменную ЭДС звуковой частоты, наличие которой приводит к появлению тока в цепи нагрузочного сопротивления Z_Н.

Сопротивление микрофона:различают статическое и динамическое.

При увеличении Y_ПИТ,R_С и R_g уменьшаются, т.к
1. температурный коэффициент угля имеет отрицательное значение и сопротивление уменьшается.
2. При увеличении Y_ПИТ, tº увеличивается, а следовательно увеличивается нагрев, зерна спекаются и сопротивление уменьшается. При очень большом нагреве происходит выгорание угля контакта и сопротивление увеличивается до бесконечности.

Статическое сопротивление R_C — сопротивление микрофона при отсутствии звукового воздействия на микрофон.

Динамическое сопротивление R_Д — сопротивление микрофона при воздействии звуковых колебаний на микрофон. При этом происходит нарушение контактов между угольными зернами (пересыпание зерен, трущийся контакт), следовательно R_Д > R_С при одинаковой величине тока.

Сопротивление зависит от положения его в пространстве: min при вертикальном — это 90º max — при горизонтальном (0º, 180º). Это объясняется равномерностью заполнения пространства между подвижным электродом и неподвижным электродом угольным порошком при 90º.

Частотная характеристика чувствительности микрофона:

Чувствительность микрофона определяется отношением ЭДС, развиваемой микрофоном, к звуковому давлению в той точке поля, в которой помещен микрофон.
S=E/P (В/Па)

Зависимость чувствительности микрофона называется частотной характеристикой чувствительности микрофона.

Неравномерность частотной характеристики показывает, что микрофон вносит искажения при преобразовании звуковых колебаний в электрические, причем, эти искажения в большей степени сказываются на резонансных частотах.

Желательно для улучшения качества передаваемой речи подобрать телефон и микрофон с такими характеристиками, где провалы одних приходятся на те частоты, где у других всплески. В сумме происходит выравнивание характеристики чувствительности акустических преобразователей и увеличивается средняя суммарная чувствительность.

2.5. Принципы построения ТА, их характеристики

Классификация ТА:

• по способу питания микрофонов:
  • ТА с местной батареей МБ;
  • ТА с центральной батареей ЦБ.
• по способу обслуживания телефонных станций:
  • ТА РТС;
  • ТА АТС (дисковые, тастатурные);
• по способу использования мощности разговорных тонов:
  • ТА с местным эффектом;
  • ТА противоместные.
• по конструкции:
  • настольные (стационарные);
  • настенные (стационарные);
  • переносные.
• специальные (с усилителями);
• по способу выдачи импульсных номеронабирателей:
  • шлейфный;
  • частотный;
• по способу набора:
  • дисковые;
  • тастатурные.

Основные приборы ТА

В состав ТА входят:
— приборы разговорного тракта: микрофон + телефон = микротелефонная трубка, трансформатор, сопротивления.
— вызывные приборы: звонок, индуктор в ТА МБ.
— коммутационные приборы: рычажный переключатель, номеронабиратель.

Назначение:

1. Трансформатор — для согласования отдельных электрических цепей, развязки цепей питания микрофона — Y₌ и цепи Y_~— телефона. Число обмоток трансформатора равно 3.
2. Звонок — для приема сигнала о поступившем вызове. Частота “ПВ”-25Гц переменного тока.
3. Рычажный переключатель — группа плоских контактных пружин осуществляющих переключение ТА с цепей вызова на цепи разговора.
4. Номеронабиратель — это механизм, с помощью которого можно со строгой периодичностью размыкать и снова замыкать шлейф АЛ, передавая т.о. на АТС сигналы о номере вызываемого абонента.
Частота следования импульсов = 10 имп/сек.
Длительность одного импульса Т = t_P + t_З=100 мс
t_p=60 мс

Противоместные ТА.

Явления прослушивания звуков собственного голоса через микрофон, схему своего ТА и телефонии называется местный эффект (МЭ). Это очень вредное явление. При осуществлении телефонной связи, приводящее к ухудшению качества связи (явление адаптации, маскировки звука), уменьшению дальности передачи и т.д. В обычных ТА полностью избавиться от явления местного эффекта, не представляется возможным, но способы его уменьшения существуют.

Эквивалентная мостовая схема ТА.

Условие абсолютной противоместности:
W₁ = W₂ — число витков линейной и балансной обмоток.
Z_Л = Z_Б — назначение балансного контура — уравновесить Z_К;
Характер — RC, т.к.сопротивление носит емкостной характер

Тогда Y_Л = -Y_Б, а Y_Т = 0 — на передачу

Y_Т = Y_Л + Y_Б — на прием; текут в одном направлении и трансформируются в обмотках трансформатора.

Эквивалентная схема ТА компенсационного типа.

За счет частотонезависимого сопротивления R_K, вносится дополнительная компенсация местного эффекта.

W_Л = W_Б требуется специальный подбор параметров схемы и обычно

Z_Л < Z_Б рассчитывается на длинную линию,

т.к. R чисто активное сопротивление, не зависящее от частоты, то Y_~ (разговорный) в основном течет через него, т.е. W_Т оказывается зашунтированной, а поскольку через W_Л и W_Б ток разговора течет в разные стороны, то в W_T за счет разности Y_Л и Y_Б создается ЭДС на значение которой оказывает влияние W_Л. В результате он оказывается противоположным на R_K, и следовательно, если они, т.е. ЭДС на W_T и U на R_К равны по величине, то происходит полная компенсация ЭДС на зажимах R_K, что и требуется.

Но реально из-за изменения длины АЛ очень трудно создать ЭДС = — U_Rk, поэтому полной компенсации добиться не удается, но ослабить местный эффект можно.