Основные характеристики звуков речи

Звук человеческого голоса возникает благодаря колебаниям голосовых связок и характеризуется интенсивностью, высотой и тембром.

Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычно человек слышит колебания, передаваемые по воздуху, в диапазоне частот от 16—20 000 Гц до 15—20 кГц[2]. Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком; выше: до 1 ГГц, — ультразвуком, от 1 ГГц — гиперзвуком.

Кроме того, в голосе человека содержатся более высокие частоты - обертоны,обусловливающие тембр звука

 

 

АТС – автоматична телефонна станція забезпечує з’єднання і живлення певних абонентів

 

Односторонній зв’язок (мовлення).

 

 

Принцип дії електрозв’язку в наступному. Електрони від клеми „ - ” джерела живлення G проходять мікрофон BM в залежності від звукового тиску відчувають опір. Далі електрони проходять лінію зв'язку і перетворювач BF до клеми „+” джерела живлення G. Напрямок струму історично прийнято пояснювати у протилежному напрямку.

Простий двосторонній зв’язок.

 

 

Недоліком простої схеми зв’язку є місцевий ефект, який полягає у впливі на вухо абонента одночасно з корисними сигналами також шумів приміщення і звуків власної, мови.

Максимальна дальність зв’язку без переприймання і підсилення по лініях зі стальних дротів до 150 км, з кольорових металів – до 250 км.

Лінія складається що найменше з двох провідників, які називають шнуровою або телефонною парою. Кабель може мати ємність від 1 до 1200 пар. Від абонента до розподільних коробок чи розподільних ящиків, як правило, іде одна пара абонентської лінії. Від розподільних коробок до розподільних шаф іде кабель ємністю 10-100 пар. Кабелі від 100 до 1200 пар використовуються як магістральні лінії (від латинського magistralis – великошляховий).

Каналом зв’язку (від латинського canalis -протік, протока, труба) називають сукупність пристроїв, які забезпечують зв’язок від приймально-передавального пристрою одного кінця пари до іншого. Телефонний канал використовує розмовні струми тональної частоти 300 Гц – 3,4 КГц.

Груповим (лінійним) трактом є система пристроїв, які дозволяють організувати багатоканальну систему передачі по одній лінії. Частіше всього використовується частотне чи часове розрізнення каналів (програм мовлення).

Частотне розділення каналів використовує в передавальній частині амплітудну (АМ) чи кутову (частотну чи фазову ЧМ чи ФМ) модуляцію несучих високих і надвисоких частот (різних для кожного каналу) розмовними струмами і передавання частот широкого спектру. В приймальній частині необхідне фільтрування (виділення) відповідних частот і детектування розмовних частот. Наприклад: радіо і телеканали, трипрограмне мовлення.

Часове розділення каналів в передавальній частині використовує імпульсну (від латинського impulsus – поштовх, puls - удар) чи імпульсно-кодову (цифрову від арабського сифр, тобто пусте місце для знака) модуляцію. В приймальній частині імпульси певного розміщення в часі декодуються і відновлюють безперервний сигнал розмовних частот. Наприклад: модем комп’ютера - складний універсальний пристрій з модулятора і демодулятора.

 

Мікрофон, як правило, є датчиком (джерелом) електричного сигналу.

В апаратурі телефонного зв'язку часто застосовуються вугільні мікрофони.

1 – корпус з металу; 2 – мебрана;

3 – рухливий електрод; 4 – нерухомий електрод; 5 – вугільний порошок;

6 – шовковий кружок проти висипання.

Рисунок 3.3 - Розбірний мікрофон.

 

 

р — звуковий тиск; І0 — постійний струм; і – миттєве значення струму;

t – миттєве значення часу; Т – період коливань.

Рисунок 3.4 - Струм в ланцюзі мікрофона.

Принцип дії мікрофона полягає в наступному: при перебуванні мембрани в спокійному стані (положення а) струм у ланцюзі має постійну величину І0. Під впливом людського голосу й утворених ним звукових коливань мембрана починає рухатися. Коли на мембрану діє підвищений зовнішній тиск, відбувається стиск прилягаючих до неї шарів повітря і мембрана прогинається всередину (положення б). При цьому скріплений з мембраною рухливий електрод стискає вугільний порошок, збільшуючи щільність контактів між його окремими зернами, внаслідок чого опір порошку зменшується і струм у ланцюзі збільшується. Коли поблизу мембрани утвориться розрідження, вона прогинається назовні (положення в), вугільний порошок розпушується, щільність контактів між його окремими зернами зменшується, збільшується опір порошку і зменшується струм. Цей струм можна розглядати, як такий що складається як би з двох складових — постійної І0 та перемінної і.

 

Рисунок 3.5 - Мікрофонний капсуль МК-16 Капсуль типу МК-16 складається з основи 1, корпуса 2 з пінопласту з отвором в центрі і зовнішнього латунного корпусу 3. На верхньому бортику основи розташована мембрана 4 з фольги, на якій укріплений латунний електрод 5, що має форму ковпачка. Зверху мембрана покрита вологозахисною плівкою 6. Всередині корпусу 2 завалькований порожній латунний електрод 7 з контактом 8 із зовнішньої сторони.

Латунний корпус 3 від контакту 8 ізольований. Простір між електродами наповнено вугільним порошком 9. Цифрами 10 і 11 позначені кришки мікрофона, 12 — втулка, що ізолює корпус від контакту 8 електрода 7.

Література для самостійної роботи: Бытовая радиоэлектронная техника. Энциклопедический справочник. – Минск: Беларуская энцыклапепедыя, 1995.

Телефон — перетворювач електричних коливань у звукові. У телефонних апаратах використовується електромагнітний телефон, принцип дії якого заснований на взаємодії магнітних потоків постійного магніту і електромагніту. У пластмасовому корпусі 1, закритому кришкою з отворами 2, укріплена магнітна система. Вона складається з двох напівкільцевих постійних магнітів 3 із твердого магнітного матеріалу, полюсних надставок 4, виготовлених з м'якої маловуглецевої сталі для виключення в них залишкового магнетизму, і котушок, надягнутих на ці надставки, з електрообмотками з мідних ізольованих проводів 5. Над ними розташована тонка металева мембрана 6.

Рисунок 3.6 - Пристрій електромагнітного телефону. Коли в обмотці електромагніта струм відсутній, на мембрану впливає тільки магнітний потік постійного магніту і вона трохи вигнута в його сторону (на рисунку це позначене середньою суцільною лінією). При проходженні по обмотці електромагніта розмовного струму створюється перемінний магнітний потік, що плавно змінюється по величині і напрямку.

Магнітний потік, створюваний розмовним струмом, збігається з магнітним потоком постійного магніту, мембрана притягається (нижня штрихова лінія). Коли ж напрямок магнітного потоку протилежний магнітному потоку постійного магніту, притягання мембрани слабшає вона внаслідок пружності відходить від сердечника, чим у стані спокою (верхня штрихова лінія).

Мікротелефонна трубка конструктивно поєднує в один загальний пристрій мікрофон і телефон, забезпечуючи зручність ведення розмови, постійну відстань між ротом що говорить і мікрофоном, при якому віддається в лінію найбільша потужність, гігієнічність, захист капсуля від вологи і зниження впливу шумів приміщення на якість чутності по телефону.

Рисунок - Схема включення шнура мікротелефонної трубки.

У компенсаційній схемі включення для зменшення місцевого ефекту в телефонному апараті паралельно телефону BF і обмотці ІІІ трансформатора включений компенсаційний резистор Rк, який підбирається так, щоб ЕРС в обмотці ІІІ, і спадання напруги на Rк були рівні по величині і протилежні по напрямку.

 

Рисунок 3.8 – Компенсаційна схема усунення місцевого ефекту.