《电话通信lilyb》PPT课件.ppt

第二章 电话通信,2.1电话通信基础 2.2 电话机的专用部件 2.3 电话机的电路组成 2.4 电话交换与复用,2.1电话通信基础,2.1.1简单电话通信系统 电话通信:是通过声能与电能相互转换、并利用“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。,一对一电话通信模型：,2.1.2声学基础及人类的听觉特性,1声音的产生 声音是由振动着的物体产生的。 这种使人能感觉为声音的空气波叫作声波。 空气分子振动与振动的传播方向一致，所以声波是纵波。 提琴发声，击鼓发声,声音的传播必须有媒介（空气、水、固体） 在真空中，声音是不能传播的。 声音在各种媒介里的传播距离都有一定限度。,2.1.2声学基础及人类的听觉特性,2声音的描述 (1)声波的振幅、周期和频率,声波的振幅：空气被压缩时疏密差别的程度不同，即疏和密差别的大小不同。 空气分子振动越强，疏密差别越大，就 是声波的振幅越大，听到的声音就越大 空气分子振动越弱，疏密差别越小，就是声波的振幅小，听到的声音就小。,声波的频率：是指空气疏密波变化的快慢。单位是赫兹（Hz），用符号f表示。 疏密波变换快就是频率高，频率高的声音则音调高，声音就尖。 疏密波变换慢就是频率低，频率低的声音则音调低，声音就粗。 声波的周期：与振动的频率成倒数关系，用公式f=1/T表示。,2.1.2声学基础及人类的听觉特性,(2)可闻声 物体振动时发出的声音并不能全被人耳感觉到。当声音的频率超出一定范围，人耳是感觉不到的。 可闻声：凡是人耳能感觉到的声音。 可闻声的频率范围：大约是20Hz20kHz。 当频率低于20HZ时，称为低声或次声。 当频率高于20000HZ时，称为超声 例如蝙蝠飞行时发出的声音由于频率太高，人耳听不到。 人对35kHz频率的声音最敏感,2.1.2声学基础及人类的听觉特性,3人类的听觉特性 （1）人对声音强弱的感觉： 人对声音强弱的感觉，是声音的强度和响度的反映。 声音的强度：简称声强，在单位时间内通过单位面积的声能量。（客观度量） 声音强度可以用声功率表示，声功率通过电话设备又可转化为电功率。如用 和 分别表示两点的电功率。,声音的响度和强度之间的关系较为复杂，且由于各人主观感觉的不同而有所不同。但可近似地认为，人耳的响度感觉，可以用声强的对数表示。 响度的表示LI：LI=10lgpx/p0 （dB） 实际运用中，p0表示标准功率（1mw），px表示测量点功率。,声音的响度：是指人对声音强弱的主观感觉。（主观度量） 和听觉器官的特性有关，视人不同而不同。,（2）人类听觉的掩蔽效应 当两个不同响度的声音同时作用于人耳，于是较强音能压倒较弱音，或者说弱声会被强声所掩蔽。 掩蔽效应：这种由于另一声音的存在而使人耳对某一声音的灵敏度下降，使人耳所听到的将不是两个声音而只是较强的一个声音，这种现象称为掩蔽效应。 掩蔽作用随着起掩蔽作用的声音的加强而增大 当频率同掩蔽音的频率越接近时，掩蔽作用越大 在100Hz以下的低音，掩蔽作用最显著。 在电话通信中，要设法提高有用声音的强度，使嘈杂声被掩蔽而不起显著的影响。,（3）听觉疲乏现象 听觉疲乏：当一个连续不断的声音长时间地作用于人耳时，人耳听觉的灵敏度就会由于听觉神经的疲乏而降低。 由于听觉疲乏，甚至在这一声音停止后，还要经过35s的时间后，听觉才能逐渐恢复常态。 当某一频率的音调长时间作用于人耳而使听觉疲乏后，不仅对这个频率的听觉灵敏度降低，而且也将会降低附近频率的听觉灵敏度。 所以在设计电话机电路时，必须考虑这个问题，使讲话者在自己的受话器内最好听不到或者几乎听不到本人的说话声音（侧音） 。,2.1.3语声信号的特性,这里我们主要从电话通信的角度来讨论语声信号的基本特性。 1.语声信号的频谱和能量 （1）语声的频率范围 纯音:如果声波的疏密变化符合正弦规律，就称这种声音为纯音。 复音:如果一种声音是由很多纯音组成，则叫复音。 人的说话声音就是复音,人话音频率范围：80Hz8kHz。 歌唱声的频谱要宽的多，大概为8210KHz，各种乐器发声的频谱范围一般要到2020KHz。 话音频率包括基频及较基频为高的各种频率成分。 基频或基音：人类嗓音的基本频率。频率范围在801200Hz之间。,频率范围大致表示如下： 男低音：80320Hz， 男中音：100400Hz， 男高音：130480Hz； 女低音：160600Hz， 女高音：2501200Hz。,但是人耳辨别不同声音时，除了从它的强度和基音外，还根据它的音色。 音色：指话音频率范围内除了基频外，还包含的较基频为高的各种频率成分。 通常基频部分表征信息，而由音色则可辨认每一种声音。 正因为不同声源有不同的音色，所以人们才能辨别出不同乐器等声音。,能量主要集中在400Hz900Hz范围内， 从700Hz开始随频率的增加能量下降，高频能量下降很快。,（2）能量分布 语声的能量用dB表示 图2-2 语声信号的能量分布,图示曲线说明： 语声信号能量虽分布因人而异，但总的变化趋势是相同的： 其低频部分包含的能量大，高频部分包含能量小。 并且通过实验可以得出： 若除去语声信号中500HZ以下频率成分，语声的平均能量下降60%； 若除去1500HZ以上频率成分，语声的平均能量只减少12%（但此时信号就不够清楚了）。,2.语声信号幅度分布特性 统计分析表明，若用高质量话筒作长时间（几十秒以上）统计，可近似认为语声信号幅度分布具有如图2-3所示特性。,图2-3语声信号幅度分布特性,幅度,可用如下表达式来近似表示上述语声信号幅度分布特性，该表达式称高斯分布： 其中： 为信号瞬时幅度值， 表示信号幅度大小出现的概率。 语声信号小信号出现概率大，而大信号出现的概率小。 =0时， 的值最大，这主要是由于通话过程中的停顿和听对方说话的时间内不发音所致。,3.语声信号的动态范围 语声信号是一个很复杂的信号，若将语声传输频带内的许多频率分量的时间振动波形合成在一起，就得到一个幅度随时间变化，时大时小的复杂波形。,图2-4语声信号的时间波形,动态范围：波形的最大幅值与最小幅值之比定义为语声信号的动态范围。 动态范围一般是将上述比值求对数后用分贝dB表示。 要使语声比较生动，动态范围不能太小。 通常电话通信，设备的动态范围应满足不小于40dB。 交响乐、戏剧等声音的动态范围可高达6080dB,4.对语声还原的评价 因为通话质量是由通话人的听觉来判定的，因而语声传输后质量如何最后应由通话人来判定。具体地说，应从以下两方面来判定： 清晰度(可懂度)：指能正确听懂发话人讲话内容的程度。 是发话端发出声音（无连贯意义的字母、音节或单字），在受话端可听懂的百分数（准确程度）。 自然度：是指能否辨别发话人是谁，即原语声和恢复语声的近似程度。,5.电话系统中的语声传输频带 语声（语音）的频率范围：80Hz8kHz。 如果电话通信中将此频带原封不动的传输， 一.线路利用率降低， 二.会使通信硬件设备复杂，成本提高，实际通信也没有必要。 只要通信设备能把语声频带中主要的一段传输即可，即收话人能比较清楚听懂发话人的语声就可以了。 至于传送那一段频带好，通常从兼顾清晰度和能量两方面来考虑。,从清晰度来看， 语声频带范围中的高频成分对清晰度比较重要。特别是10002000Hz是保证清晰度必须传输的部分， 但保留2500Hz以上的频率对清晰度的影响不大。 从能量分布来看， 低频部分包含能量大，所以低频部分比高频部分重要。,兼顾清晰度和能量两个方面，又考虑到提高线路利用率和简化通信设备。 1938年国际电联的前身国际电报电话咨询委员会（CCITT）建议采用3003400Hz的频带范围。 因该频段为低频信号部分，包含的能量大，且清晰度可达到90。 我国各种制式的电话机，工作频带均采用300Hz3400Hz。（电话机中的低通滤波器（LFP）来实现）,说明： 2500Hz以上的频率虽然对清晰度作用不大，但对自然度有较大的影响。（表现出语声的音色。） 高质量电话传输系统，传输频带：1503500Hz 传输音乐和歌曲，传输频带：1005000Hz 高保真传输设备，传输频带：50Hz 10kHz,为了形象地直观表示出话音频带及其能量，通常用“频率直角三角形”和“能量三角形”两种方法表示。 频率直角三角形： 用直角三角形顶角A表示低端频率300Hz，用直角三角形直角边BC表示高端频率3400Hz，见图（a）频率直角三角形所示。,(a)频率直角三角形,能量直角三角形： 在3003400Hz话音频带中，因为话音的能量主要集中在低频区，所以用直角边BC表示低频端（能量大），而顶角A表示高频端（能量小），如图（b）能量直角三角形所示。 载波通信中，话音频带常用“频率直角三角形”表示，“能量直角三角形”的表示方法一般用于无线电通信中。,(b)能量直角三角形,结论： 语音信号的有效实际带宽：3100HZ 国际上一个电话通路占用带宽： 4000HZ=3100HZ+ 900HZ（间隔）,2.2 电话机的专用部件,电话机部件： 送话器、受话器：进行电信号与语音的互相转换。 拨号盘：发话 振铃器：受话 辅助器件：叉簧、开关、接插件和线绳等。,送话器： 在声波的作用下，能按照声压变化规律，产生相应的变化电流，是一种把声能转换成电能的声电转换器。 分类： 炭精送话器（最早） 压电陶瓷送话器 电磁式送话器 动圈式送话器 驻极体送话器,1.炭精送话器 组成: 振动膜、前电极、后电极及装在炭精盒内的碳精砂组成。其中振动膜和前电极固定在一起。,E电源电动势 R送话器电路中的负荷电阻 （外电路本身电阻+对方电话机电阻） R0炭精砂处于静态下的电阻 静态直流电流：I0=E/(R0+R),炭精砂： 均匀精细的黑色小颗粒，能导电。 导电特点： 圆形的颗粒：一个个小颗粒彼此接触很松，电阻大。 扁形的颗粒：一个个小颗粒彼此接触很紧，电阻小,振动膜片 一块普通的薄金属（铝）片。 一盒炭精砂和一个振动膜片按一定要求装配起来就制成了“炭精送话器”。 炭精送话器的工作原理：,声波产生的空气压力变化、振动膜片的振动变化、送话器电路电阻的变化、及回路中语音电流。如图所示。,假设作用到振动膜上的声压波形是正弦波形如图（a）所示。 回路中的电流I(t)的形状如图(d)所示。 电流I(t)=直流电流I0 +交流电流I(t) 直流成分I0：是送话器膜片静止时回路中的电流，称为“静态电流” 。 交流成分I(t)：是模拟声压波形变化的，称为“话音电流”，简称“话流”。 话音电流因为是由送话器的炭精砂的电阻变化作用而产生的。因此工作时的送话器看作是一台“话流发电机”。,由图看出: 通过送话器可以把由声音引起的空气压力的变化变成电流的变化。这种变化就叫声电变换。 代表电流变化的曲线（f）与代表声音压力变化的曲线（a） ，形状是一样的。这是一个“模仿”过程，所以又称“模拟”过程。 即用电流的大小来“模拟”声音的压力变化的过程。所以这种电流信号叫做“模拟”语音电流信号。,炭精送话器的优缺点： 优点： 结构简单，价格便宜，便于生产，使用方便。 具有语音信号放大能力，可直接应用于话机中而不需加放大电路， 失效过程是逐步的，不可能突然性不能通话。 缺点： 非线性失真大，固有杂音大，怕潮，寿命短，稳定性差。 对炭精砂的装砂量要求严格。 过满会降低灵敏度，太少又会影响稳定性能并增大噪声。 现在炭精送话器已淘汰。,2.驻极体送话器 又名驻极体电容传声器，因采用了驻极体薄片而得名。它是从70年代开始发展起来的一种新型声电转换器。 驻极体：也叫永电体，它是一种永久带电的物体。 驻极体振动膜：是一个单面蒸发上纯金薄膜的有机塑料膜片（通常以聚酯薄膜或聚氟塑料制成），它经高压极化后，分别带上异性电荷，并且当高压撤除后，这些电荷也不会消失。 特点:将驻极体分割为两部分，每一部分的表面也分别出现正负电荷。 (驻极体送话器的关键部件为驻极体振膜。),构成: 将一片已经极化带电的振动膜放到电话机的话筒中，它和话筒的金属底座板之间就构成了一只电容器。,根据静电感应原理与驻极体振动膜相对峙的金属底座板就会感应出大小相等方向相反的电荷。 设电容器的电容量为C0，带电量为Q，则电容两极板之间的电压为： U0,2.2.2 受话器,受话器： 电/声转换部件。 分类： 电磁式受话器(最早开发生产) 压电式受话器 动圈式受话器(现用),1.电磁式受话器 它是由四部分组成：永久磁铁、线圈、电磁铁及振动膜片。 基本原理: 是在一个恒定磁场中利用话音信号交变电流产生一个交变磁场，由两种磁场的共同作用使振动膜片振动。,工作过程： 当无话音电流流过线圈时，振动膜片在永久磁铁的作用下呈弯曲状态（图中实线位置）。 当电流从a端流入b端流出时，根据右手法则，电流产生磁场与永久磁场方向相同，所以磁场加强，对膜片吸力加大，吸力越大，膜片弯曲越历害，如图中虚线1所示。反之，膜片如图中虚线2所示。 当线圈中流入大小变化的交变电流时，膜片随电流的方向和大小不断振动而发出声音。,2.动圈式受话器 主要组成:永久磁铁、极靴、线圈、振动膜片等元件。 特点:线圈和振动膜片连在一起，且线圈是套于永久磁铁与极靴的间隙中。,图 动圈送话器结构,话音电流从左边流入，用“”表示，从右边流出用“表示 话音电流从左边流入（“”） ，右边流出 (“”):线圈将向上运动。 话音电流从右边流入（“”） ，左边流出用(“”):线圈将向下运动。 随着话音电流方向的变化，线圈带动振膜作上下振动产生声音。,工作原理： 图中箭头所示方向为磁力线方向。当线圈内流有话音电流时，带电线圈受磁场作用力。由左手定则判定，线圈将垂直于磁场移动，并带动振动膜片。,2.2.3 拨号盘,拨号盘：又称发号器或选呼设备。发送选择信号给交换机以供交换机识别被叫用户，进而将两个电话线路接通。 分类： 机械旋转式拨号盘 按键式拨号盘,在用电话呼叫对方时，必须让交换机知道来自电话机的摘机信号和对方的电话号码。其中代表对方电话号码的信号又被称为呼叫信号或选择信号。,1.旋转式拨号盘 旋转式拨号盘外表面有十个指孔，分别标有数字09。 在拨号盘下面（拆开电话才能看到），有一个带有十个齿的的轮子，这个轮子紧挨着一个小开关。 当轮子从挡指片往回转动时，它的齿碰击这个开关。每转过一个齿，这个开关就断合一次，而流过该电话机和交换机之间的直流也断续一次。 电流每断续一次就送出一个断续电流称为直流拨号脉冲，从而将由交换机供给电话机的直流电流变成与拨号数字相对应的拨号脉冲，达到把对方电话号码告诉交换机的目的。,例如你要给电话号码为3276的某人打电话 拨3时，拨号盘的齿轮在往回旋转的过程中，有三个齿相继撞击开关三次，送出三个直流脉冲传给交换机， 拨2，7，6时则先后送出2，7，6个直流脉冲传给交换机。 脉冲拨号方式：以脉冲个数表示对方电话号码的拨号方式。 脉冲拨号方式,我国规定号盘脉冲的参数有： 脉冲速度：即每秒钟送出脉冲的个数。 规定脉冲速度为:816个脉冲/s。一般以101个脉冲/s为标准。 脉冲断续比：即脉冲宽度(断)与间隔宽(续)之比 规定脉冲断续比范围为1:13:1。 脉冲串间的最小间歇：为了保证交换机把两个脉冲串分开，避免将两个数字判断为一个数字。在两个数字之间必须有一定时间间隔，将必需的最小时间间隔叫做最小间歇. (350ms，通常电话机的该项指标应500ms。),旋转式拨号盘由于是机械旋转，存在着两个主要问题： 一.容易出故障. 拨号盘因卡住不转或回转速度不合标准常常出现错号； 二.回转需要一段时间. 尤其是拨8、9、0等高位号码时，更费时间。这样，占用了线路，降低了电话交换设备的有效利用率。 现在有些电话本地网中，脉冲式电话机已经停止使用。,随着电子技术的发展，在20世纪60年代初，出现了双音多频式按键式拨号盘。 按键拨号盘:也称电子号盘，由按键开关和电子线路组成。,2.按键式拨号盘,它所发出的信号有两种基本类型： 一. 直接发出直流脉冲； 是以按键动作结合电子电路，发出与机械号盘相同的直流脉冲。 二. 双音多频信号。 每当用户按一个数字键时，电话机便向线路送出两个音频正弦信号(双音)组合成的混合信号。 程控交换机根据频率数字分离技术接收鉴别后便能得知用户所拨电话号码,按键上的每一个数字键（09）和符号键（、*）均分别用高、低两个正弦波的单音频组合信号来代表。 两个音频信号分别从4个低频组的频率和3个高频组的频率中选择两个组成的,简言之“七中取二”。 该种拨号方式称为双音多频式拨号方式，简称DTMF（Dual Tone Multiple Frequency）方式。,说明： 旋转式拨号式电话机:采用脉冲拨号 按键式电话机:可以是脉冲拨号，也可以是双音频拨号，或者是脉冲双音频兼容式按键电话机。（可通过选择开关P/T来进行选择。 ）,2.2.4 电话机附件,振铃器 接收交换机（或对端）送来的振铃电流（25Hz3Hz，90110V）交流信号，简称铃流），转换成铃声，起呼唤被叫用户接听电话的作用。 分类： 机电式交流铃：又称极化铃。 电子振铃器：又称音调振铃器或电子铃。 把25Hz振铃电流转换为几百到上千赫的两种音频，并且按一定周期（如10次每秒）轮流送出。,2叉簧 完成通话电路和振铃电路与外线的接通、断开转换功能，它实际上也是一种开关。,当被手柄压下时，只有振铃电路接在外线上。 当摘起话机手柄拨号时，叉簧自行弹起，这时振铃电路被切断，通话电路与外线接通，使交换机的供电电流流经此开关以形成闭合回路。 通话回路由“断开”到“闭合”的状态改变，能被交换机扫描识别。 以这种方式，可通知交换机相应用户要打电话。,附：电话机的发展概况,自1876年贝尔在美国波士顿发明了世界上第一部电话机以来，已有120多年的历史 在这120多年里电话机的发展主要经历了以下几个阶段,附：电话机的发展概况,1人工电话机第一代电话机 人工电话机一般指无拨号装置的电话机，它需现与人工交换机配合使用，其接线、拆线过程由话务员手工完成。 而电话通话过程需要有直流电源来供电 按电源供给方式分为磁石式电话机和共电式电话机,磁石式电话机（HC) 磁石式电话机是一种古老的人工电话机，我国在二十世纪七十年代之前广泛使用这一机种。 主要组成：由送话器、受话器、手摇发电机、电铃、干电池（3V）组成。因手摇发电机上有两块永久磁铁而得名。 磁石式电话机是利用机内的手摇发电机向人工交换机发出呼叫信号的。 而通话时，送话器所需直流是由机中的3V（2个1.5V干电池）提供的。 特点： 呼叫信号发送功能由手摇发电机完成， 呼叫信号接收由交流铃碗实现， 电话机的电源由电池供给。,（2）共电式电话机（HG） 所谓“共电”，即通话用电源统一由交换机集中提供，也是人工式电话机，仍属第一代产品。 共电话机取消了机内手摇发电机和外接电池，而其内部电路与磁石的基本相同，这种话机已随着电话自动化的发展而逐步被淘汰。,2拨号盘式电话机（HB）第二代电话机 又称号盘自动电话机。在共电电话机的基础上增加了一只拨号盘和一付脉冲接点，因其能配合步进式交换机自动选择通话路径、连接主、叫用户的电话通路而得名。 这种话机是利用机械旋转拨号盘来完成信号发送，即拨号盘上有一对与话机供电回路相接通的脉冲接点。 当拨号时号盘自动回转，通过脉冲接点形成脉冲信号而发出一个个脉冲串。脉冲串的脉冲个数就是所对应的拨号数字。 由于其拨号动作多，脉冲接点易烧坏，这种机型现也被按键式话机所取代。,3全自动电话机第三代电话机 称之为按键电话机，因拨号盘改为键盘。 其各部件多采用集成电路（IC），发号准而快。 电子自动电话机包括双音频电话机、免提和扬声电话机、存储拨号电话机，还有移动电话、可视电话机、投币电话、磁卡电话机等各种多功能电话机。,脉冲按键式电话机（HA-P） 它的特点是按键号盘所发脉冲比较方便，还附着重拨键“”和暂停键“*”，它以电子开关形式取代机械脉冲接点来发号，其速率是每秒10个脉冲（10PPS）。 这种话机对通信电压有一定要求。在无线电干扰严重的环境下，有时会发生错号现象。该机种适用于步进制和纵横制式交换机。,音频按键式电话机（HA-P） 双音多音频（DTMF）电话机，也称双音频电话机。是从50年代起为配合程控交换机而发展起来的一种新型话机。 它以双音多频拨号方式（DTMF）代替了传统的脉冲拨号。,脉冲音频兼容按键式电话机（HAPT） 这种按键式话机可采用脉冲发号外，还可用双音多频（DTMF）方式发号。 它在话机侧面设有一个转换开关（PT）作为选择。,扬声电话机（HA-d） 据CCITT（国际电报电话咨询委员会）对于这种电话机的定义，只对来话信号加以放大，通过扬声器发声；而讲话仍需使用手柄送话器。 由于它不用拿起手柄就可以听到拨号音并完成全部拨号过程，所以国内有人称之为免提或半免提电话机。,免提电话机（HA-D） 这种话机在送受话回路中加了放大电路，无论讲话还是听话都不用拿起手柄，只需按一下“免提”键即可。,4数字电话机第四代电话机 前三代电话机输出的信号均为模拟信号，而数字电话机输出的信号不再是模拟信号而是数字信号，它可以作为一线通（ISDN）的标准终端。,2.3 电话机的电路组成,电话机的电路主要包括： 通话电路 拨号电路 振铃电路 极性保护电路,图2-17按键式电话机的电路组成,叉簧,1.通话电路 （1）最简单的通话电路,最简单通话电路存在的问题： 1.双方受话器中均存在直流成份，会引起信号失真。 语声通过送话器后变成了话音电流I(t)。 I(t)=I0+i(t)，它是由直流和交流两项组成的。 电话通信只需交流部分，直流通过受话器后，会使之长期处于磁化状态，灵敏度降低，影响发声效果，引起信号失真。,2.内外线阻抗不匹配，通话距离短，不宜长距离传输。 例:炭精送话器的电阻是与线路电阻串联的，因为线路很长，线路的电阻值RL可能比送话器的阻值R0要大的多。 i(t)=E/(R0+RL) 送话器中因膜片振动引起的电阻值R0的变化，同整个线路的电阻值RL相比是很微小的， 因而，电路中电流的变化也会相当微弱，结果使对方电话接收端的听筒得不到满意的响度。,3.存在测音效应，会引起听觉疲劳 在上述通话电路中因送话器和受话器相串，双方在任何一个送话器前讲话时，即产生话音电流，会使两个受话器的振动膜均发生振动，都发出声音。 受话器中不仅能听到对方用户讲话声音，还能听到自己讲话的声音，这种现象我们称之侧音效应,会引起听觉的疲劳。,（2）对简单电话通路的改进, 用感应线圈组成的电话通路 用感应线圈，将送话器中话音电流的交流分量与直流分量分开，只要交流分量传给受话器。,感应线圈的作用： 一：解决了受话器有直流通过的问题。 用感应线圈将直流电源隔开，使直流电流只通过送话器而不通过受话器，而送话器的话音交流信号可以感应到次级线圈，于是话音电流通过受话器而发声。 二：提高了话音电流，延长了通话距离。 送话器、电源和感应线圈初级分别构成构成一个局部供电回路，使得送话器的工作电流大小与线路阻抗无关，从而保证了足够大的供电电流，延长了通话距离。,问题：侧音问题仍然没有解决。, 具有消测音性能的通话电路,对简单通话电路的改进,消测音通话电路的原理： 线圈，同绕在一个线芯上，当话音电流通过线圈构成局部回路时，在线圈，上诱起感应电势，且因感应电势产生的电流i2和i3，以不同方向通过受话器。 根据桥式电路原理：只要由Z2，Z3，RP，RL为四臂构成的电桥平衡，即可使流过受话器两端的i2与i3数值相等，方向相反，从而达到i2，i3互相抵消。在受话器两端无压降，因而无电流通过，本端送话器发出的声音在本端受话器中听不到，从而消除侧应效应。 变压器桥式消测音条件：RPRL。,结论： 桥式消侧音电路中，本端的话音电流经过感应线圈后，隔去直流将交流信号耦合到次级，不会流入本端受话器形成侧音效应，而是流入负载RL中，这正是对方受话器发声所需要的信号。,说明： 实际上，侧音是不可能完全消除的，这是由于话音是一个频带，而RP，RL（阻抗）均随频率变化。而且线路阻抗RL还随气温变化、对方话机阻抗值及不同线路类型阻抗值而变化。,2.拨号电路：又称发号电路。 用户摘机，直流回路闭合，启动自动电话交换机，交换机送来拨号音，用户开始拨号。 按键拨号盘的拨号电路：把键盘输入的号码变成相应的脉冲（Pulse)或双音多频(DTMF)信号，通过线路送到交换机上。,旋转拨号盘拨号电路示意图,旋转拨号盘拨号电路的实现：两组簧片接点的通断来实现。 例如拨“3”时， 当用户摘机时，听到“拨号音”后，再进行拨号。 短路接点DD首先闭合，并在接点DD闭合期间，脉冲接点MD开闭三次，发出三个直流脉冲。,脉冲簧片接点MD：用来断续交换机与通话回路中的直流电源，发出均匀的直流脉冲，脉冲个数与所发号码数相同。 短路簧片接点DD： 一.防止脉冲电流进入主叫用户的受话器，产生刺耳的“喀哒”声； 二.防止脉冲电流进入主叫用户的送话器，以免受话器（碳精受话器）因电流冲击而烧坏； 三.减少脉冲回路不必要的附加阻抗。,3.极性保护电路 又称电源极性转换电路或称认相电路。 极性保护电路的必要性： 交换机的馈电电流是直流电，它有正负极性之分。 在安装电话机时，外线L1、L2的电压极性是不确定的。（可能L1正、L2负，也可能L1负、L2正）。 按键式电子号盘电话机，必须保证适合于电路工作所需的工作电压值及电压极性。 （如电路的工作电压极性不对，可能损坏元件。）,极性保护电路的作用：把用户外线上极性不确定的电压变成极性固定的电压，以确保拨号电路和通话电路所要求的电源极性。 极性保护电路构成：四只二极管组成桥式电路。,极性保护电路,假设由交换机送来的电压，L1接电源正极，L2端接电源负极。 BG4及BG2承受反向电压而截止，BG1及BG3承受正向电压而导通。 电流方向如图实线箭头所示：L1BG1RLBG3L2。,如果L2接电源正极，L1接电源的负极 电流方向如图虚线所示： L2(L1)BG2RLBG4L1(L2) 可知：不管L1、L2电源极性如何，流过负载 RL上的方向始终不变。即A点始终为电源的正端，B端始终为电源的负端。 极性保护电路动画,2.4 电话交换与复用,2.4.1电话交换的概念 1交换的引入 电话机发明以后，人们为了实现与装有电话机的用户通信，需要在电话机之间连接线路。 随着电话用户数量的增多，采用直接连线的办法，所需的线路对数将如何呢？ 图2-11示意了电话线直接连接方式。,直接连通需用线对数： 对（用户数为n）。,图2-23直接连接电话线设置示意,例如有1000部电话机，需要： = 499500对,试想，对每个用户来说，家中需接入n-1对线。 如何实现任意两个用户之间的通话，而且所用电话线路最少呢？,解决的办法： 是在用户分布的密集中心，安装一个公共设备，由这个设备来完成连接两部电话机之间的接续式工作。 这好比是一个开关接点，平时是打开的，当任意两个用户之间需要通话时，设备就把连接两个用户的电话线接通。 该设备可根据发话者的要求，完成与另外一个用户之间交换信息的任务，所以这种公共设备就叫做电话交换机。 优点：当N个用户通话时，仅需要N条线路，节省了线路投资，提高了设备利用率。,设置交换机的意义：当多个用户需要打电话时，通过交换机，可实现任意两个用户之间的无干扰通话，而且所用电话线路最少。,2电话交换的概念 指根据电话用户（发起呼叫请求的用户称为主叫用户，接收呼叫的用户称为被叫用户）的要求，用一条传递语音信号的电路将电话的主叫用户与被叫用户连接起来； 在通话过程中，这条电路由他们独占使用； 在通话结束后，将原来连通的电话断开，并准备分配给其他用户使用。,交换在电话通信网中的作用 电话通信的基本目标是在任何时刻，任意地点和任意用户之间进行通话。 多用户构成的电话网则必须具备“三要素”：终端设备、传输设备、交换设备 （1）发送和接收话音的终端设备电话机； （2）远距离传输语声信号的传输设备各种类型的传输设备。（包括最简单地金属线对、载波设备、微波设备、光缆和卫星设备等） （3）对话音信号进行交换接续的交换设备各种类型的电话交换机。,电话交换机在整个电话通信网中起着枢纽的作用，构成网中的各级节点。 交换的产生及发展,2.4.2 长途电话与载波通信,1最简单长途电话通信系统的组成,中继器（增音机）： 电信号在传输过程中，会受到线路衰减，中继器是用来补偿信号能量的。 增音机:早期用来放大模拟语音信号的中继器。其主要部件是放大器。,长途电话交换机：用来接通市话用户和长途电路设备。（如复用设备） 载波电话机：简称载波机，早期使用一种复用设备。,用户线路：从用户话机所在地到市内交换机之间的线路，是供用户单独使用的传送线路，称为用户线路。目前主要为双绞线。 中继线路：在交换局之间的线路称中继线路，包括市中继和长途中继线路或长途干线，是多用户共同使用的传送线路。可为同轴电缆、光缆、微波等线路。,2.多路复用技术 多路复用：为了提高中继线路的利用率，在同一信道中，同时传输多路信号而互不干扰。它是通过复用设备来实现的。,多路复用的关键： 如何把许多输入信号结合起来，一起传送。 保证多路信号互不干扰的复用传输。,多路复用技术分类： 按照区分多路信号方式的不同可分为： 频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing） 时分复用TDM（Time Division Multiplexing） 根据在传输线路中信号的种类，分为：模拟复用，数字复用,（1）频分多路复用（FDM） 又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。 频分复用是按频率分割多路信号的方法。 将信道的可用频带资源按频率分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输子信道使用。,该方式中，多个用户信号按频率的高低不同排列（组合）起来，便组成了互不交叠的多个用户的多路信号。而每一路所占用的只是信道中的某一频段。 特点:频分复用的所有用户可在同样的时间占用总带宽的某一频段。 FDM方式应用：无线电广播、无线电视、有线电视等。,例：我们用收音机收听广播时，可用旋钮选择不同的电台。 调整旋钮就是在不同电台的载波频率中，选择所要收听电台的频率。 当收听某一电台播音时，其它电台不会串进来，这是因为不同的电台使用了不同的频率，每一个电台只占用了整个无线电广播频段上的一段。,（2）时分复用（TDM） 时分复用通信也称时间分割通信，常用于数字信号的复用传输。 时分复用是按时间分割多路信号的方法。 将信道的可用时间资源分成若干顺序排列的时间间隔称为时隙，而将若干个时隙组成时分复用帧（如图中A、B、C、D四个时隙组成一个时分复用帧）。 每个时分复用帧中某一固定序号的时隙便组成一个子信道。,每个用户而言，时隙周期（一帧为一周期）出现，用户只能在分配给的时隙内传送信息。 TDM方式的特点：时分复用的所有用户可在不同的时间占用信道的全部带宽资源。,1频分复用设备载波机 例：发送端，假设有6个输入源，分别输入6路语音信号到频分多路复用器FDM-MUX。,2.4.3模拟信号的频分多路复用,每一路语音信号的频率范围为3003400Hz，为使各路语音信号按频分多路复用方式来传输： 发送端复用器：使各路信号的频率进行变换，以占据同一信道的不同频段（子信道）； 接收端复用器：使变频后的每路电话信号再分别还原成音频信号（3003400Hz）。 为保证各路信号的频带间不发生重叠，各通道之间通常用保护频带隔离（900HZ）。 载波机：在发端能将多路电话信号集中到一条线路上传输，在接收端能使各路电话信号分开传输，以实现频分多路复用的设备。 原理上它主要由调制器、滤波器、解调器三部分组成。,2频分复用的基本过程 基本过程可概括为“一变、二分、三还原” 一变：指低频“变”高频的变换过程； 二分：指将复用的高频信号分开过程； 三还原：指将高频信号还原为低频语音信号的过程。 下面将以三路语音信号复用传输为例来介绍三个基本过程。,（1）调制过程（频率变换过程 ） 例：将音频信号的频率（3003400Hz）变换为高频信号，然后将多路信号合在一起送传输线路。,方法： 第一路信号“加上”4kHz：4.37.4 kHz； 第二路信号“加上”8kHz：8.311.4 kHz； 第三路信号“加上”12kHz：12.315.4 kHz,因各路信号在频率上各自占用相应的子信道，所以能够实现互不干扰地并行传输,调制信号 指需要传送的低频信号。 （如3003400Hz的音频信号） 载波 指用来装载待传输信号的更高的频率信号。(如上例中的4kHz、8kHz、12kHz信号) 通常以单一频率的高频正弦信号（正弦型、余弦型均称正弦波）来作载波。形如： Acos(ct+(t)=Acos(2ct