> Техника, страница 62 > Многократное телеграфирование и телефонирование

Многократное телеграфирование и телефонирование

Многократное телеграфирование и телефонирование, метод телеграфирования и телефонирования по проводам, дающий возможность уплотнять линии связи (смотрите) путем одновременной передачи по одной и той же линии нескольких телеграмм и телефонных переговоров. Экспериментально и теоретически доказано, что например при двухпроводной 4-мм бронзовой линии возможно осуществить: а) телеграфные передачи частотами от 0 до 300 пер/ск., б) 1 телефонный разговор частотами от 300 до 2 500 пер/ск.,

в) до 12 телеграфных передач аппаратами любой системы и частотами в пределах от 3 000 до 10 000 пер/ск. и наконец г) 3 телефонных разговора в диапазоне частот от 10 000 до 45 000 пер/ск. Количество одновременных телеграфных и телефонных передач не ограничено указанными цифрами; техника в этом отношении еще не сказала последнего слова.

Многократное телеграфирование в зависимости от способов передачи и приема телеграфных сигналов разделяется на два вида: 1) телеграфирование особыми системами телеграфных аппаратов и приборов и способами их включений, 2) телеграфирование переменными токами. Представителем первого вида многократных установок, получивших у нас наибольшее распространение, является буквопечатающий аппарат Бодо (смотрите Буквопечатающие телеграфные аппараты). Принцип действия аппарата Бодо представлен схемой на фигуре 1. .Его работа характеризуется как последовательное соединение при помощи особых синхронно вращающихся распределителей Р, отдельных передатчиков и приемников. Когда щетки распределителя находятся в положении а, передатчик I соединяется с приемником I_v Дальнейшее вращение щеток в положение Ь соединяет передатчик II с приемником ll_t. Т. о. за один оборот щеток можно принять или передать несколько сигналов. Существуют и другие системы аппаратов многократного телеграфирования, которые построены на тех же принципах, что и аппарат Бодо. Методом последовательного соединения передатчиков осуществляется 2-, 4-, б- и 8-кратная телеграфная связь. Двухкратную телеграфную связь можно осуще

ствить при помощи особого способа телеграфирования, называемого дуплекс. Этот способ телеграфирования основан на том, что передатчик, посылая ток в приемник соседней станции, не влияет на собственный приемник, к-рый м. б. включен в линию двояким образом: либо он включен в диагональ тостика Витстона (смотрите) либо он снабжается двумя обмотками (диференциальное р е л е). Схема соединения дуплексного телеграфирования по способу моста представлена на фигуре 2. Здесь сопротивления г_г и г₂ представляют два плеча моста, третьим плечом, является линия L, а четвертым— искусственная (балансная) линия L_v В одну из диагоналей моста включен приемник,

а в другую передатчик. При посылке последним (Tj) ток в точке А_х сначала разветвляется на две равные части. Одна половина тока идет в провод, другая через искусственную линию в землю. Ток, пройдя линию, в точке С₂ разветвляется, часть его проходит приемное реле П₂ и приводит его в действие. То же произойдет при посылке сигналов передатчиком Т₂; когда же одновременно работают два передатчика Т_г и Т₂, то провод С С₂ остается без тока, каждое реле получает теперь ток от собственной батареи, но только до тех пор, пока посылают ток оба передатчика.

При диференциальном способе телеграфирования применяются в приемнике вспомогательные обмотки, ток в которых компенсирует действие линейной обмотки. На фигуре 3 показана схема дуплексного телеграфирования при помощи диференциального реле (смотрите). Передатчик не действует на собственное реле, т. к. ток проходит обе обмотки в таких направлениях, что магнитные гДэля их взаим но уничтожаются, и якорь реле не притягивается. Приходящий ток’с линии заставит подействовать реле, т. к. в этом случае магнитные поля складываются. При помощи дуплексных схем можно телеграфировать как однократными системами телеграфных аппаратов (напр·. аппаратом Морзе), так и многократными, примером чего может служить схема четырехкратного Бодо-дуплекс.

К многократному телеграфированию относится также система квадруплекс. Эта система допускает работу четырех телеграфных аппаратов одновременно. На фигуре 4 показана схема телеграфирования квадруплекс. На каждой станции А и В убтановлены по два ключа К_г, К₂ и К₃, К_А и по два приемника П_х и II₂, П₃ и П₄. Приемники П₁ и Л₄, не поляризованные с диференциальными обмотками, работают токами большой силы, приемники П₂ и П₃. поляризованные с диференциальными обмотками, работают слабыми токами и только одного направления (например плюсом). Передача и прием происходят следующим образом. Передает ключ Ж,: в этом случае положительный ток от батареи!)! пойдет через ключи К₂ и К_г к точке О, где он разветвится на две равных части, и приемники Л₄ и П₂ ф_Иг. з. останутся в покое;та часть тока, которая пройдет линию L, пройдет одну обмотку приемников П₃ и J7₄; этого тока будет недостаточно для приведения в действие приемника Л₄, но приемник П₃ работать будет. Передает ключ К₂: по предыдущему приемники h, и П₂ не будут работать; та же часть тока, которая пройдет линию, приведет в действие приемник Л₄, т. к. в этот момент работала батарея Б₁ + Б₂, но приемник П₃останется в покое, потому, что ток отрицательный. При одновременном нажатии ключей К_г и К₂ в линию пойдет ток от батареи Б_х+Б₂и приведет в действие приемник П₃, так как ток положительный, и приемник Л₄, так как он большой силы. При работе всех ключей одновременно будут работать все четыре приемника.

В случае многократного телеграфирования переменными токами применяются частоты: 1) звуковые (тональные) ог 400 до 10 000 пер/ск. и 2) высокие,

то есть выше 10 000 пер/ск. Нижний предел применяемых частот определяется требуемой скоростью телеграфирования, т. к. для устойчивости Телеграфного Действия импульс переменного тока должен иметь не менре

четырех перемен направления тока. Верхний предел определяется физич. свойствами линии и тем расстоянием, на к-рое требуется телеграфировать. Кабельные линии, километрическое затухание β (смотрите Бета) и угло

вой измеритель а которых значительны, допускают телеграфирование частотами не свыше 3 000 пер/ск. На бронзовых воздушных линиях возможно осуществить телеграфирование в пределах от 400 до 40 000 пер/ск.

Установки, при помощи которых производится многократное телеграфирование, имеют следующие элементы: 1) генераторы переменного тока, 2) усилители (смотрите) входящих и исходящих токов, 3) электрич. фильтры (смотрите), 4) детектирующие устройства, 5) вспомогательные устройства. На фигуре 5 показана принципиальная схема установки многократного телеграфирования. Передающая часть ее имеет несколько генераторов Γχ, Г_я,. с различными частотами f_u /₂, ., ток от которых соответствующим образом м. б. послан в линию. Приемная часть установки заключает в себе фильтры Ф_1: ф₂, ., рас-

XZS_си.

Фигура <5.

считанные на про- пускание частот Д, U, ., усилительные и детектирующие устройства. Действует такая установка следующим образом. Телеграфный аппарат •посылает сигналы в реле Р_ь к-рое своим язычком и контактом, в момент прохождения сигналаче-рез его обмотки, замыкает цепь генератора Γχ. Последний посылает в усилитель У, импульс переменного тока, по продолжительности соответствующий посланному сигналу от телеграфного аппарата. Усиленный ток затем идет в линию. В то же время другой телеграфный аппарат может послать сигнал в реле Р₂, которое точно так же замыкает цепь генератора Г₂, от которого импульс переменного тока, но уже другой частоты, через усилитель У₂ идет в ту же линию. Действие других телеграфных аппаратов и генераторов происходит подобным же образом. Т. к. переменный ток проходит линию с нек-рым затуханием, то приходящий в приемное устройство переменный ток предварительно усиливают. Импульсы всех частот фильтрами Φχ, Ф₂,. разделяются т. о., что импульс с частотой fx проходит только через соответствующий ему фильтр Ф_1г импульс с частотой, тока /₂ проходит фильтр Ф₂ и т. д. Затем импульс детектируется детекторной лампой Дх, в.анодной цепи которой возникнет импульс уже постоянного тока, способного привести в действие телеграфное реле Т_г. Это реле передаст сигнал телеграфному аппарату. То лее произойдет с остальными сигналами, передаваемыми токами других частот. Процессы преобразования сигналов показаны на фигуре 6 (где 1—ток в обмотке передающего реле, 2—ток в линии, 3—·ток после фильтра, 4—ток в анодной цепи детекторной лампы, 5—ток в обмотке приемного реле).

В телеграфии значительную роль играет скорость передачи сигнала. При телеграфировании переменными токами скорость передачи сигнала ограничена: 1) электрич. и механич. инерцией приборов, 2) затуханием и искажением цепей, 3) внешними помехами. Электрич. фильтры в многократной телеграфии сглаживают телеграфные знаки. Процесс сглаживания заключается в следующем. Если у начала фильтра внезапно приложить переменное напряжение, то переменный ток у конца нарастает постепенно. При выключении переменного напряжения у начала ток у конца затухает также постепенно. Если импульс постоянного тока разложить в ряд Фурье, то увидим, что этот импульс образован спектром частот от 0 до оо. Любой телеграфный сигнал м. б. разложен на составные колебания. Как пример разложения знака Морзе «а» см. Быстродействующие радиопередача и радиоприем, где фигура 17 показывает, что этот сигнал имеет составные колебания с различными частотами, причем амплитуды их имеют наибольшее значение в приближении к частоте 0. Точно так же импульс переменного тока содержит спектр частот, амплитуды которых возрастают в приблизкении к несущей частоте. Амплитуда составного колебания А и его частота находятся с амплитудой υ„ несущей частоты f₀ в следующей зависимости:

4=«о/о¹.

4 *ЧГ-Ц)

На фигуре 7 показан спектр амплитуд точки переменного тока при /=800 пер/ск. Т. к. действием фильтра боковые составные колебания уничтожаются, а через фильтр проходят только колебания, наиболее близко стоящие к основной частоте, то сигнал будет искажен. На фигуре 8 показано нарастание тока в конце фильтра или, как иначе называют, раскачивание амплитуды тока. В период нарастания тока частота и амплитуда принимаемого сигнала увеличиваются от небольшой величины в точке а до тех пор, пока в точке b не достигнет установившегося состояния. Для телеграфирования считают началом раскачивания тот момент, когда амплитуда возросла на 10% ее конечного значения, а колебания установившимися, когда амплитуда достигла 90% ее конечного значения. Продолжительность всего процесса раскачивания определяется:.^) шириной отверстия филь-· тра и 2) частотой точки. Избирательность

фильтра увеличивается как с повышением числа звеньев, так и с уменьшением ширины отверстия фильтра. Последнее условие ведет к увеличению раскачивания, так как продолжительность τ этого явления выражается следующим соотношением:

^Т 2 я(/_а-/,)’

где f2—/1—полоса пропускания фильтра, к—постоянная, равная 5-Ь5,5. Влияние,

которое оказывает фильтр на телеграфный знак, наглядно видно из фигура 9. Если время раскачивания т=0(фигура 9,а), форма знака не изменяется. Если установить границу действия приемного реле, как на фигуре показано пунктиром, то знак будет воспроизведен без искажения. При увеличении τ войдет уже искажение, и меньшая часть посылки будет производить полезную работу. При т=21₀ прием невозможен, как показано на фигуре 9,г. Практикой установлено, что тне должен быть больше продолжительности «точки» ί₀, то есть ί„= τ. Для длительности точки ί₀ частота t*⁼iw Тогда ширина отверстия определится из выражения:

7-7,= *· или /а —А= -ft

Ширина отверстия фильтра определяется частотами, для которых затухание на 0,5 непера (фигура 10) выше минимального затухания. Практически ширина отверстия бывает 65—75 периодов. Фильтры должен быть построены т. о., чтобы они позволяли в предоставляемом для телеграфной передачи диапазоне частот установить максимум телеграфных связей; кроме того они должны: 1) обеспечивать отчетливость передачи сигнала,

2) не влиять друг на друга, 3) допускать скорость работы, нормальную для общепринятых телеграфных аппаратов.

В качестве источников переменного тока обычно применяются маломощные ламповые генераторы с самовозбуждением. Существуют также системы, у которых в качестве источника тока применяются машинные генераторы. Выбор несущих частот f_n генераторов производится таким образом, чтобы они были нечетно кратны единственному числу то есть

/_я=(2и + 1)/₀.

Этим путем устраняется влияние передач друг на друга. По тем же“соображениям

Фигура 9.

генераторы должен быть достаточно свободны от высших гармонии, колебаний и иметь вполне устойчивую частоту. Для сохранения последнего условия применяют на тональных установках камертонные генераторы (смотрите Телефонная передача). Телеграфное реле включают таким образом, чтобы работа его не отражалась на частоте генератора, что может иметь место в случае значительных колебаний сопротивления внешней цепи генератора при замыкании и размыкании цепи. Поэтому в цепь генератора включают добавочное затухание (смотрите), а само реле включают последовательно либо параллельно генератору. Передача энергии от генераторов в линию не должна сопровождаться взаимным влиянием их друг на друга, что достигается включением генераторов через усилитель (фигура 5) или фильтр (фигура 10) или же последовательным соединением генераторов. Расчет генераторов производится обычными методами (смотрите Ламповые генераторы). Усилители как у передатчиков,так и у приемников обыкновенно конструируют по схеме с трансформаторами; усилители бывают: од ноламповые, реже двухламповые с каскадным или пушпульным (симметричным) соединением.

После фильтра приемный ток обычно по-ступает-на лампу, имеющую на сетке значительное отрицательное напряжение, вследствие чего в анодной цепи лампы получается выпрямленный уже импульс телеграфного сигнала; находящееся в анодной цепи реле под действием уже импульса постоянного тока сработает и в свою очередь перешлет полученный сигнал на телеграфный аппарат. Т. к. в анодной цепи ток имеет только одно направление, то возвращение якоря реле к спокойному контакту производится либо силой притяжения пружины либо путем воздействия добавочной обмотки в реле с батареей. Существуют схемы, в которых реле возвращается к спокойному контакту путем использования нестационарных процессов, возникающих в цепях с емкостью и самоиндукцией. В схеме (фигура 11) с трансформатором в анодной цепи выпрямительной лампы работа :реле происходит следующим образом. Когда в анодной цепи под ф_ИГ. ц. действием приходящих сигналов мгновенно нарастает ток, во вторичной обмотке трансформатора появляется импульс тока одного направления; в момент убывания тока в анодной цепи во вторичной обмотке будет импульс тока другого направления (фигура 12, где 1 — ток на входе в детектор лампы, 2—ток в анодной цепи, 3—ток в первичной обмотке трансформатора, 4—ток во вторичной обмотке трансформатора). Расчет этого трансформатора должен быть произведен таким обр., чтобы

βΐ Кривая затухания (рилътра

его максимальная отдача была при частоте точки f_t. Выпрямление м. б. произведено например контактным детектором·. Реле, которое работает от неустановившихся токов, обязательно должен быть свободно от перемагничива-ний и достаточно чувствительно. Т. к. установки должен быть достаточно удобны и устойчивы в эксплоатадии, их снабжают вспомогательными приборами, как то: вольтметрами и

—"A/VWl/Wl^ амперметрами для из-уиииииии UKUUUUUU мерений питающих источников тока, устрой“ — ствами для служебных переговоров, сигнальными приспособлениями и т. д. Вся установка монтируется вместе _{фиг 12} с главными элементами схемы на общем каркасе. Передача и прием телеграмм производятся при помощи обыкновенных телеграфных аппаратов (Бодо, Сименса и других). Существуют схемы многократного телеграфирования переменными токами, допускающие работу одновременно 4, 6, 10, 12 телеграфных аппаратов. На фигуре 13 установка системы Western Electric с машинным генератором. в Дубовик.

Многократное телефонирование по проводам впервые было осуществлено американцем Сквайером (G. Squier) в 1910 г., но в виду сложности устройства распространения не получило, и только после изобретения. электронной лампы подошли к практическому использованию нового вида связи (Америка и Германия в 1921 г., СССР в 1924 г.).

Приемник

К другим приемникам

Фигура 13.

Многократное телефонирование основано на применении переменного синусоидального тока высокой частоты (т. н. н е с у щ е-г о тока) для передачи разговорного тока; с этой целью амплитуду тока высокой частоты изменяют в такт с разговорным током; процесс этот называется модуляцией (смотрите). Нетрудно убедиться в том, что модулированная волна тока содержит токи трех различных частот. Действительно, предположим, что колебания высокочастотного тока имеют вид A sin Ht, а колебания разговорного тока·—a sin Nt так как амплитуда А изменяется в такт разговорного тока, то амплитуда модулированного тока будет равна Д+автЖ, и модулированный высокочастотный ток определится выражением: у=(А + a sin Nt) sin Ht.

Так как

cos (Ht - Nt) - cos (Ht+Nt)=2 sin Ht sin Nt,

TO

у=A sin Ht+l cos (H - N)t cos(Я + N)t.

Следовательно модулированная волна содержит три частоты: Я—несущую частоту и две боковые частоты; (Я—Я) и (Я+Я). Существует два способа многократного телефонирования, именно: 1) осуществляемого при посылке в линию несущей частоты (П), когда в линию направляются все три частоты, и 2) осуществляемого без посылки в линию пе^’-щ-й частоты (Я), когда в линию

N 2Н H-U Н ΗΉ НМ НМ 2H-N 2Н 2HN ЗНН ЗН ЗН>Я

Фигура 14.

направляются только две частоты (Я — N) и (Я+Я). Как в том, так и в другом случае одна из боковых частот (смотрите) м. б. задержана в пункте отправления и в линию не направится.

¹ Первый способ технически выполняется обычно следующим образом. Оба колебания AsinHt и asinNi складывают, а затем подвергают действию модулятора, в качестве которого применяется электронная лампа, работающая в области наиболее сильной кривизны своей характеристики; благодаря этому в анодной цепи модулятора возникают высшие гармоники и комбинированные колебания, то есть частоты:

Я, N, 2Я, 2N, (Я - N), (Я + N), ЗЯ, ЗЯ, (2Я ± N), (Я ± 2Я) и т. д.

(фигура 14). Частоты Я, (Я + N) и (Я —Я), необходимые для образования модулированного колебания, заштрихованы на фигуре 14. Колебания остальных частот могут вредить, ибо искажают модулированную волну, а потому не должен быть допущены на линию. Для этого между отправителем и линией требуется включить прибор (фильтрующий контур), который должен пропускать только частоты Я, (Я + N) и (Я — N). К приемному пункту подходит модулированная волна с частотами Я и (Я ± N); здесь эта волна встречает электронную лампу, служащую демодулятором (выпрямителем), благодаря чему в ее анодной цепи возникают колебания Я и (H±N), их высшие гармоники и комбинированные колебания:

(Я + N) + Я=2Я + Я; Я + (Я - N) =

= 2Я — Я; (Я + Я) — Я=Я; Я — (Я — Я)=Я, то есть колебания разговорных частот. Для того, чтобы в телефонный аппарат проникли только разговорные частоты Я, между демодулятором и.телефонным аппаратом необходимо установить фильтрующий контур.

Так. обр. происходит передача разговора в одном направлении; совершенно аналогии-

но происходит она и в обратном направлении; только надо применить для несущей волны другую частоту; следовательно" для одного двухстороннего разговора требуются две различные несущие волны. Применяя другие высокие частоты, можно по одной и той же линии вести одновременно несколько разговоров; в этом случае в приемном пункте необходимо волны различных частот разделить фильтрующими контурами для направления их к соответствующему телефонному аппарату; что касается включения в линию телефонных аппаратов, по ко.орым должна

происходить обыкновенная телефонная передача, то это вполне возможно; надо только преградить к ним доступ высокочастотных токов, что достигается также при помощи фильтрующих контуров. Оборудование телефонной линии, по которой происходит одновременно один разговор по высокой частоте и один «обыкновенный» разговор, схематически изображено на фигуре 15. Здесь Ти.ч.—телефонный аппарат низкой частоты, Ώ—дроссельный фильтр, F—фильтры, Ж — модулятор, DM — демодулятор, G_e.₄.— генератор высокой частоты, Т_а—телефонный аппарат. Т. к. для высокочастотной телефонии можно использовать довольно ограниченный спектр частот, то для осуществления нескольких пар разговоров необходимо спектр частот, требующийся для одного разговора, по возможности сузить. Последнее достигается тем, что одну боковую частоту (H+N) или (Л—IV) задерживают в отправительном пункте и в линию ее не пускают, иначе говоря, тогда модулированная волна будет следующего вида:

у=A sin Ht 4-1 cos (Я - N)t.

Для телефонной передачи достаточно двух частот Н и Π—Ν (или H+N). Необходимо отметить, что, применяя эти две частоты вместо трех, мы используем для модуляции половину амплитуды разговорного тока.

Переходим к выяснению численных значений для N и Н. Опытом выяснено, что те-

Фигура 16. Фигура 17.

лефонная передача может считаться вполне удовлетворительной, если в Ней участвуют частоты до 2 400 пер/ск., поэтому N=2 400; для выяснения величины Н необходимо коснуться вопроса о спектре высоких частот, которым мы мояшм располагать. Что касается наименьшего значения Н, то оно определяется тем, что Н должен быть больше наивысшей частоты разговорного тока. Последние исследо вания показали, что наивысшие частоты имеет буква С, для которой достигает 10 000— 12 000 пер/ск.; поэтому например фирма· Теле-функен за начальную частоту спектра несущей волны принимает 10 000 пер/ск. Американцы в этом отношении более радикальны и начинают с 5 000 пер/ск., то есть идут заведомо на определенное искажение. Но т. к. это искажение не превышает искажения, имеющего место при обыкновенном телефонировании, то с ним можно вполне примириться. Частота же верхнего предела для величины Η оп- β ределяется, во-пер- <*>& вых, тем расстоя- от нием, на к-рое тре- ₀.ою буется установить телефонную передачу при помощи несущей частоты, во-вторых—числом

Фигура 18.

одновременных переговоров и в-третьих— экономич. соображениями. На фигуре 16 и 17 указано распределение частот, применяемое фирмой Телефункен и фирмой Белля.

Что касается дальности телефонирования на высоких частотах, то она определяется верхним пределом спектра частот несущей волны, мощностью отправительного аппарата и усилительной способностью приемного. Напр. аппараты немецких фирм и Всесоюзного электротехнического объединения

Фигура 19.

(ВЭО) покрывают расстояние, соответствующее /31=54-5,5. Если желательно этими аппаратами покрыть расстояние в 500 км, то километрическое затухание наивысшей из применяемых частот не должно превышать:

что соответствует частоте 24 000 пер/ск. в дождливую погоду для 4-мм бронзовой линии (фигура 18). Зная начальную частоту Н_г= =5 000 пер/ск. и конечную Я₂=24 000, определяем число парных разговоров:

Р _ 1 24 000-5 000 _,

^ 2 2 400 ~ ⁴·

Но между каждыми двумя спектрами высокой частоты, предназначенными для передачи разговора, необходимо оставить некоторый промеясуток частот, так как фильтры пропускают не толыто те частоты, для пропуска которых они построены, но и блиясайшие к ним. Практически эти промеясутки делают не менее 600 пер/ск. Поэтому на каждый разговор (в одну сторону) требуется спектр частот, равный 2 400 + 600=3 000 пер/ск. Следовательно число парных разговоров для разобранного выше примера

Р 1 19 000 о 2 3 000 ^{= ό}

Если бы схема соединения приемников, отправителей и телефонных аппаратов имела вид согласЙЬ фигура 19, где бт—отправщЙУи,

Ир—приемник, М—микрофон, Т—телефон, то всякая телефонная передача была бы исключена появлением зуммирования (свиста) вследствие появления токов обратной связи (отправитель I, линия, приемник II; отправитель II, линия, приемник I; отправитель I, линия и т. д.). Поэто_фиг jo ^МУ необходимо ввсс-

ти диференциальный трансформатор, к-рый бы препятствовал исходящему току из приемника I (или II) действовать на отправитель I (или II). Тогда схема принимает вид согласно фигура 20. Теперь ток I из приемника разветвляется в обмотках диференциального трансформатора частью (1_Х) в телефонный аппарат, а частью (1₂) в балансную линию N_t. Если 1_г=2₂, то входящий ток I не будет действовать на отправитель I. Но равенство 1_Х=1₂ достигается только в том случае, если кажущееся сопротивление телефонного аппарата равно кажущемуся сопротивлению балансной линии N _х. Так как телефонные аппараты могут иметь различные сопротивления и кроме того они устанавливаются в различных расстояниях от телефонной станции, то кажущееся сопротивление, измеренное от точек а и б в сторону телефонного аппарата, является переменной величиной, а потому такая схема (фигура 20) не будет эксплоата-ционной, т. к. невозможно практически для каждого абонента настраивать балансную линию N_x. Поэтому между диференциаль-ным трансформатором и телефонным аппаратом включают искусственную линию кусственной линии сделать равным βΙ= 1, тогда схема принимает вид, изображенный на фигуре 21. Принципиальная схема всей установки изображена на фигуре 22.

Многократное телефонирование без посылки в линию тока несущей частоты. При многократном телефонировании при помощи несущего тока весьма важно, чтобы в линии было как можно меньше посторонней энергии. С этой целью предпочтительно применять такие схемы отправителей, при которых энергия от каждого из них поступает в линию только при воздействии на них микрофоном (то есть только во время произношения слов); в остальное же время, хотя генератор и работает (при выслушивании говорящего на противоположном конце линии), но энергия от него в линию не подается. Наиболее распространенная система—это система балансной модуляции, при которой в линию поступают только две боковые частоты, если же одна из фш 21.

них будет устранена соответствующим фильтром, то передача совершается на одной боковой частоте, без несущей; для того же, чтобы в приемном устройстве получить модулированную волну обычного вида, нужно в приемнике на боковую частоту наложить несущую частоту от местного генератора. В отношении распределения частот для разговоров в этой системе также применяются различные частоты для передачи разговора в противоположных направлениях. Объясняется это,

Kme/ieq)0H

аппарату

Линией

rLJ

Отправитель

(удлинитель) с таким затуханием, чтобы изменение кажущегося сопротивления на ее конце весьма мало сказывалось на ее кажущемся сопротивлении, измеренном из точек а и б в сторону телефонного аппарата. Практически достаточно затухание этой ис-

во-первых, тем, что вопрос о промежуточном усилении упрощается, т. к. частоты противоположных направлений разделены друг от друга и объединены в группы; затем облегчается устранение взаимного мешающего влияния различных установок на одной и той же воздушной магистрали, и получается возможность установить на одной и той же магистрали большое число связей.

На фигуре 23 представлена упрощенная схема всей установки. Она заключает в себе аппараты одного конечного пункта, первый участок линии и промежуточный усилитель. Понятно, что общее расстояние между конечными пунктами м. б. увеличено при соответственном увеличении числа промежуточных усилителей. В каждом конечном пункте имеются конечные клеммы трех цепей, работающих несущими токами (1, 2 и 3) и обыкновенной разговорной линии (4). Все эти линии оканчиваются на междугородном коммутаторе. Когда абонент соединен с одной из этих линий, например 2, разговорные токи, проходя через диференциальный трансформатор с тремя обмотками DT и поступая в модулятор М, модулируют несущий ток высокой частоты. Получающиеся модулированные полосы частот проходят через фильтр F, пропускающий в усилитель А„_ передатчика только токи одной какой-либо определенной полосы частот; отсюда токи

. Конечная станция

этой полосы проходят через т. н. направляющий фильтр F_u-, фильтр высокой частоты Е_вЧ и поступают на линию L_1# Фильтр высокой частоты, в соединении с дополнительным фильтром низкой частоты F_n%4%, образует т.называемый линейный фильтр, к-рый отделяет обыкновенный разговорный ток от токов высокой частоты как на обеих конечных станциях, так и на промежуточных усилителях. Две другие линии несущей частоты работают таким же образом; различные модулированные полосы соединяются вместе, проходя на линию через общий усилитель и направляющий фильтры. На усилительной станции группа частот, заключающая в себе три разговора, проходит через линейный и направляющий фильтры к усилителю и затем от него через направляющий и линейный фильтры поступает на следующий участок линии L₂. На другом конечном пункте объединенные несущие токи проходят через направляющий фильтр F_H-nv_ и снова усиливаются в приемном усилителе А_пр%. При выходе из этого усилителя различные полосы несущих частот разделяются полосными фильтрами, проходят в демодулятор DM, где они принимают свою первоначальную форму, и затем через диференциальный трансформатор DT поступают на соответствующие клеммы междугородного коммутатора.

Так как затухание в воздушных линиях большой длины зависит от атмосферных условий, то этим вызывается необходимость регулирования усиления всей системы. Регулировку эту осуществляют при помощи т. н. контрольной связи, выбирая между полосами частот, предназначенными для разговоров, специальную несущую частоту. При каждой усилительной установке в приемнике имеется прибор, отмечающий уровень передачи (смотрите Телефонная передача). Стрелка этого прибора должна нормально стоять на нуле шкалы или вообще в нормальном для данной системы положении. Если изменение линейного затухания вызовет изменение уровня передачи, то прибор покажет соответствующее отклонение. Регулируя промежуточный усилитель или потенциометр конечного усилителя, можно добиться опять нормального уровня передачи. Кроме того конечный приемный пункт оборудуется еще сигнальной цепью, которая дает предупреждение дежурному технику в том случае, когда отклонение уровня передачи от нормального уровня превышает предельную, предварительно установленную величину. Для каждого направления передачи применяется отдельная контрольная частота. Так как эта связь не используется для передачи разговоров, то для нее берется очень узкая полоса, вследствие чего общий диапазон частот, отведенный для этих целей, незначителен.

Общие вопросы передачи. На фигуре 18 представлены типичные кривые затухания. воздушных линий при высокой частоте в зависимости от диаметра проводов и состояния погоды. Затухание при сырой погоде возрастает приблизительно на 40% по сравнению с затуханием при сухой погоде. С повышением частоты эти отклонения еще более увеличиваются. Изменение затухания для данного конкретного случая определяют след, образом. Пусть имеется линия с диаметром провода 4 миллиметров, протяжением 600 км при несущей частоте 25 кц/ск. Общее затухание при сухой погоде будет равно 4,8 непера, в очень сырую погоду—· 6,0 неперов; разница—1,2 непера. На более длинных линиях, в случае применения промежуточных усилителей (трансляций) или переприема, отклонения эти могут достигать очень значительной величины. Устойчивость передачи в значительной степени зависит от качества изоляторов. Применяя изоляторы соответствующего типа, дающие даже и в сырую погоду небольшие потери для токов высокой частоты, можно достигнуть еще большей устойчивости передачи. Приведенные здесь данные затухания относятся к проводам, подвешенным на телефонных изоляторах старого стандартного типа, которые до сих пор применяются еще на большинстве телефонных линий. В настоящее время начинают однако входить в употребление изоляторы нового улучшенного типа, при которых изменения в затухании, происходящие вследствие изменения атмосферных условий, уменьшаются в 3 раза, абсолютная же величина затухания для высоких частот уменьшается до 25%. Как было указано выше, для телефонирования несущими токами пользуются в большинстве· случаев воздушными линиями. Когда такие линии проходят через густо населенные районы, необходимо нек-рые участки воздушных линий убрать в кабели. Вследствие малого диаметра кабельных жил и близкого взаимного расположения их затухание при высоких частотах достигает значительной величины даже и на сравнительно небольших участках кабеля. В связи с этим были предложены особые способы пупинизирования кабелей (смотрите Пупинизация), которые позволили значительно уменьшить затухание при высоких частотах и благодаря которым волновое •сопротивление кабельной цепи в значительной мере приближается к волновому сопротивлению воздушных линий, вследствие чего уменьшаются потери от отражения. Этот факт имеет весьма существенное значение, так как волновое сопротивление воздушной цепи колеблется от 600 до 700 й, непупи-низированный же кабель имеет волновое сопротивление порядка 130—150 й. Возникающие при этом потери вследствие отражения достигают большой величины даже и на коротких участках непупинизирован-ных кабелей. В современных пупинизиро-ванных кабелях, применяемых для систем несущих токов, катушки (самоиндукция их ~ 3·10^_3 Н) ставятся на расстоянии ~ 200 метров Пупинизированные кабельные линии имеют волновое сопротивление, близкое к волновому сопротивлению воздушной линии на всем диапазоне частот, применяемом для передачи несущими токами. Пупинизация уменьшает затухание кабеля для высокой частоты примерно вдвое. Для станционных кабелей и проводов и для очень коротких промежуточных и входных кабелей применяются особые способы пупинизирования.

Связь на несущих частотах почти не испытывает мешающего влияния со стороны посторонних токов. Однако это объясняется скорее устройством аппаратов и установок, чем свойствами токов высокой частоты. Наш опыт показал, что если не принимать специальных предохранительных мер, то могут возникнуть мешающие воздействия от следующих посторонних источников энергии : а) высших гармоник силовых установок;

б) частот, производимых силовыми линиями, например в случаях возникновения дуги на изоляторах, при действии предохранителей различных видов, при работе электрич. яс. д., при групповом- уличном освещении и т. д.; в) систем несущей частоты, применяемых на линиях передачи электрич. энергии;

г) мощных радиостанций. Силовые установки дают обычно гармоники, частота которых лежит вне того диапазона, к-рый применяется для системы несущих токов, вследствие чего эти системы испытывают значительно меньше помех со стороны гармоник силовых установок, чем обыкновенные телефонные линии тональной частоты. Однако в некоторых случаях, например когда в системе группового уличного освещения, обслуживаемой отдельными групповыми трансформаторами или автотрансформаторами, перегорает лампа, то получающееся при этом насыщение магнитной цепи трансформатора вызывает гармоники значительной силы,

частота которых достигает 30 кц/ск. и выше, и которые вносят заметные помехи в систему телефонирования несущими токами. Более серьезным источником помех являются неисправности в силовых линиях, при которых получается образование дуги; сюда относятся возникновение дуг на изоляторах, утечка через деревья, касающиеся проводов линии, действие громоотводов, ненормальное искрение коммутатора или контактного кольца, переключение и т. д. Иногда телефонные системы несущих токов интерферируют с лежащими вблизи них силовыми линиями, используемыми для телефонной передачи несущими токами. Вследствие широкого распространения систем несущей частоты на силовых магистралях и в виду того, что применяемая в них мощность передачи во много раз превышает мощность описанных здесь систем, интерференция со стороны их могла бы стать источником более серьезных помех, если бы эти линии не работали на частотах более высоких, чем тот диапазон частот, к-рый применяется для телефонных линий. Радиотелеграфные станции, работающие на частотах, лежащих в диапазоне, используемом для установок многократного телефонирования, могут явиться источником помех там, где линии несущих токов проходят сравнительно близко от радиостанций. Воздушные телефонные линии играют роль длинноволновых антенн и принимают энергию, получаемую радиостанциями. Эта энергия попадает сначала в провод и затем уходит в землю. Но вследствие остаточной асимметрии линии часть энергии неизбежно попадает в приемные аппараты в виде звуков, напоминающих гетеродинные сигналы в радиотелеграфном приемнике. Молния и другие статич. разряды являются главной причиной шумового фона, наблюдающегося во всех линиях несущей частоты’ Помехи эти обычно невелики, если не считать такие случаи, как гроза и т. д.

Воздушные телефонные линии, расположенные в непосредственной близости друг от друга, при одновременной работе подвержены взаимному влиянию (явлению подслушивания) вследствие индуктивного и емкостного взаимодействия проводов. Для многопроводных воздушных линий этот вопрос имеет серьезное значение даже и в том случае, когда применяемые частоты не превышают тонального диапазона. Для устранения переходных разговоров применяется скрещивание, транспозиция (смотрите) проводов. С повышением частот, используемых для передачи, мешающее влияние линий друг на друга усиливается. Поэтому транспозиции проводов линий, используемых для несущих частот, устанавливаются значительно чаще, чем на линиях, работающих лишь низкой частотой (в некоторых случаях даже через столб). Явление подслушивания можно значительно уменьшить следующими мерами: 1) правильным установлением направлений несущих частот; 2) выравниванием уровней передачи между системами несущей частоты, работающими по линиям, которые идут параллельно на большом протяжении;

3) применением ступенчатого распределения частот (фигура 17); 4) тщательной согласован-

ностыо отдельных частей телефонной цепи (аппараты, линия и т. д.).

Усилители устанавливаются в том случае, когда протяжение линии превосходит расстояние, при к-ром конечные передающие аппараты могут поддерживать необходимый уровень передачи. Роль усилителя следовательно состоит в усилении несущих токов т. о., чтобы последние, достигая следующего участка линии, были по величине сравнимы с токами, приходящими с конечной станции. Очевидно, что требования, предъявляемые усилителями в отношении степени усиления, мощности и т. д., колеблются в широких пределах в зависимости от длины линии, частоты и тому подобное. Опыт показал, что наиболее целесообразно устанавливать усилители высокой частоты на расстоянии, равном приблизительно расстоянию между усилителями низкой частоты, работающими на той же линии. Это расстояние в среднем равно 240—450 км, в редких случаях оно несколько больше. Благодаря установке усилителей низкой и высокой частоты на одной и той же станции сокращается оборудование, упрощается содержание, и получается возможность пользоваться одним и тем же источником питания. Требуемые усиления и мощность определяются т. о. расстоянием между усилителями. Усиление зависит от затухания линии между усилителями, а мощность от уровня энергии на выходе усилителя, к-рый необходим для обеспечения передачи. В виду большого затухания линии в диапазоне несущих частот усилитель несущих токов должен давать такое максимальное усиление, к-рое приблизительно раза в четыре превосходило бы усиление, даваемое усилителем низкой частоты, работающим на той же самой линии. Если усиление порядка 1,5 непера легко мож т быть получено от усилителей низкой частоты, работающих с искусственными линиями по двухпроводной системе, то усиление в 4.5 непера, к-рое должны давать усилители высокой частоты, требует или работы без искусственных линий или перехода на четырехпроводную систему.

Первоначальные системы телефонирования несущими токами в сравнении с подвеской новых проводов являлись экономически более выгодными лишь для расстояний, превышающих 500 км системы, применяемые в настоящее время, дают экономию и на значительно меньших протяжениях (до 300 км). Этот факт стимулировал широкое распространение установок многократного телефонирования несущими токами. Нельзя не признать т. о., что телефонирование несущими токами является одним из главных факторов в развитии дальней телефонной связи, где применение его дает значительную экономию. Введение новых систем значительно удешевило экспЛоатацию и дало возможность в Америке снизить тариф на междугородные разговоры. Эксгаюатацион-ные требования, предъявляемые при телефонировании несущими токами, в основном не отличаются от требований, предъявляемых к коммерческ. телефонным линиям, работающим другими способами. Задача заключается в установлении такой междуго родной телефонной связи между двумя отдаленными станциями, которая удовлетворяла бы определенным стандартам передачи в отношении громкости, устойчивости и качества передаваемой речи. Для удовлетворения последнего условия необходимо, чтобы полоса передаваемых тональных частот имела определенный диапазон. Кроме того-необходимо сократить до минимума эффекты, вызывающие искажение, а также устранить с линии шумы и явление подслушивания. Сигнализационная система должен быть устроена т. о., чтобы телефонистки конечных станций могли вызывать друг друга, иначе говоря, система должна работать как обыкновенная телефонная линия. м. Юрьев.

Лит.: Гаррисон Г. Г., Буквопечатающие аппараты и механизмы, М., 1926; Яблоновой и и II. А., Электрич. телеграф, М., 1923; Шмаков П. В., Радио по проводам, М., 1927; его же, Проволочный радио в Америке, «Техника связи», М., 1923, т. 2; Юрьев Μ. Ю., Многократная телефония с помощью высокочастотных токов, «Жизнь и техпика связи», М., 1924, 8, 9—10; В о d d i e C. A., Telephone Communication over Power Lines by High Frequency-Currents, «Proc. of the Institute of Radio Eng.», N. Y._r1927, v. 15, 7, p. 559; S t e r k у H., Neueschwedische Systeme fiir Hochfrequenzverbindungen aul Fernsprech-leitungen, «The L. M. Ericson-Review», Stockholm, 1929, 10—12, p. 137—154; Cruickshank, Voice Frequency Telegraphs, «JAIEE», 1929, v. 67, 391.