先记下问题,慢慢找答案 为什么电话只有两根线,却可以实现全双工通信?比如和老婆打电话对骂的时候,都能听见对方骂你。
电话到交换机之间采用2线,交换机侧使用一个2线转4线的电路——混合线圈来实现收发分离。对端反之,实现收发混合。
实现2线全双工有三种方法:1、频分复用FDM;2、乒乓法(时分压缩复用);3、回波消除(ECHO cancellation)。以前做过E1的通信设备,乒乓法比较好理解一点,频分复用也接触过,像ADSL、光线通信等,但是从来没有去深究过原理,回波消除则是第一次接触。但是ADSL是使用电话线来通信的,所以要揪着这两根电话线不放了。
回波消除感觉还凑合能解释一下:两边同时发送数据,两边的数据混合到一起,我只要把混合后的数据中自己的数据剔出来,剩下的就是对方的数据了。
FDM使用低通、高通、带通一类的滤波器把信号分离开来。
同时FDM中两个方向同时发送数据,电流如何流动?
两个方向的数据叠加后,该向哪边流就向哪边流?
混合线圈工作原理
在有线电话网中,电话机是通过两条导线和电信局的交换机传送和接收电信号。如果不采取措施,发话者的音频信号必会传到自己的受话器中,使自己听到自己的讲话声音,这就是"侧音"。较大的侧音会影响接听对方的讲话,故必须减小或消除。如图2所示是一电话机的消"侧音"电路与交换机的连接示意图。图中的两个变压器是完全相同的,a、b、c、d、e、f六个线圈的匝数相同。打电话时,对着话筒发话,把放大后的音频电压加到变压器的线圈a,从线圈c和b输出大小相等但随声频变化的电压,c两端的电压产生的电流IL通过线圈e和两导线L、电信局的交换机构成回路,再通过交换机传到对方电话机,对方就听到发话者的声音。同时由于线圈e中有电流通过,在线圈f中也会有电压输出,放大后在自己的电话机的受话器上发出自己的讲话声,这就是上面讲的"侧音"。为了消除这个侧音,可以把线圈b的电压加在线圈d上,并通过R调节d中的电流Id。那么为达到消侧音的目的,1应与( )相接;4应与( )相接,并使Id( )IL(填"小于"、"大于"、或"等于")。对方讲话时,音频电压通过交换机和两条导线L加到本机,那么通过R的电流为多少?
解析:发话时,假定某一时刻通过线圈a的电流是从上端流入,而且增大,则在线圈c和b上感应的电压都是上正下负,e中形成的电流在变压器铁芯中产生的磁场的磁感线是逆时针方向的;1和3,2和4相接时,b的感应电压在d中形成的电流在铁芯中产生的磁感线是顺时针的,由于e和d的匝数相同,只要调节R使e、d中的电流强度相等,则e和d产生的磁场就完全抵消,通过线圈f的磁通量始终为零,f中没有感应电动势,受话器中没有发话者的声音,从而消除侧音。对方发话时,从交换机传来的音频电压加到电话机上,假设某一时刻在线圈e和c中形成的电流是从c的下端流入且增大,则b线圈的1端为负,d线圈的3端为负,感应电压值相同,在bdR回路中没有电流,d中不会产生磁场抵消e的磁场,f中有e产生的磁场的磁感线通过,磁通量会发生变化,产生感应电动势,放大后在受话器中发出对方的声音。
更言简意赅的解释:
这个牵涉到所谓的二/四线转换问题:
二线是指模拟电话线路(家里的2芯电话线),而四线就是指传输设备音频连接配线、电话交换机、或者电话机的内部线路。
设备内部的音频信号都是收发独立的,各占用一对线,即4线接口方式。这样电路稳定,使用维护、检测都比较简单。
但是,为了控制投资,连接户外的用户电缆线路采用二线制式来大幅减少电缆芯线,使得能够在一对铜线上传输双方向的信号。这两部分之间的二线转四线功能就需要一个混合线圈来完成。
那如何才能实现二四线转换呢,实际上简单地说就是:音频耦合+消侧音两项功能的结合。
1.音频耦合原理简单,将将收发的信号通过线圈耦合就可以完成了,耦合以后线路上就包含了双向的信号,各自完成了发送语音的功能。
2.消侧音的功能:
由于线路上传输的信号是把你和对方的语音信号同时传递,因此在你说的话在进入听筒之前需要从线路信号中消掉。我们可以设计一个电路,实现将混合以后的线路减去自己的发送的语音信号然后再送入听筒,这时你就可以在听筒中只听到对方的声音了,而这个信号反向功能在变压器的应用中是很容易做到的。
因此,无论你发出什么语音,听筒发出的永远是:
线路混合语音信号(通话双方的语音混合信号)-自己发出的语音=对方语音
这就是消侧音的原理
应用了这么一个简单的原理,我们的电话系统节省了一半的通信电缆线路!
完成这些功能的实际产品就是混合线圈,是一种四端电路......
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