курс лекций по ТУТК для ЗО (1). Л. 1 Введение

• Название: Л. 1 Введение
• Дата: 13.12.2019
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: курс лекций по ТУТК для ЗО (1).doc
• Тип: Документы; #100160
• страница: 1 из 18

Л.1 ВВЕДЕНИЕ

Телефон – оперативное и надежное средство двухсторонней связи в повседневной жизни людей. Само слово телефон в переводе означает "далеко звук".

Работы по созданию электрических средств связи начались в конце 18 века, после опытов Вольта и Гальвани, положивших практическое начало науке об электричестве. Вскоре был изобретен телеграфный аппарат электростатический телеграф Маршалла

(Англия, 1753г) и электрохимический телеграф Земмеринга ( Германия, 1809г). В 1832г русский изобретатель П. Шиллинг создал первый электромеханический телеграфный аппарат, способ передачи данных в котором осуществлялся на основе равномерного шестиэлементного кода. Позже американский ученый С. Морзе создал пишущий телеграф. Первый буквопечатающий аппарат был изобретен академиком Петербургской Академии наук Б.С. Якоби в 1850г. Велись разработки по передаче живой речи на расстоянии. Телефонный аппарат изобрел в 1876г американец шотландского происхождения Александр Грехэм Белл. В 1879г русский ученый М. Махальский сконструировал первый чувствительный микрофон с угольным порошком. В 1885г П.М. Голубицкий разработал систему централизованного питания микрофонов телефонных аппаратов. Эта система получила распространение во всем мире и существует поныне под названием системы центральной батареи (ЦБ).

Большие изменения произошли в конструкции телефонных аппаратов. От неуклюжих, громоздких и стационарных аппаратов новые телефонные аппараты отличается миниатюрностью, большим набором функций.

Появление радиосвязи было связано с открытием электромагнитных волн Генрихом Герцем. Скорость распространения их в пространстве равна скорости света, поэтому начались работы по созданию скоростных систем связи. 25 апреля 1895г Попов продемонстрировал свой первый в мире радиоприемник. Электронные лампы, а затем и транзисторы, появившиеся после второй мировой войны, позволили создать простые и надежные генераторы электромагнитных колебаний и усилители их. Это резко увеличило дальность связи – стало возможным передача информации на многие миллионы километров в космосе.

Долгое время связь была аналоговой. Но развитие вычислительной техники привело к появлению цифровых методов кодирования, сжатия и декодирования информации. Поэтому появились и стали развиваться цифровые методы связи. Появились доступные отдельным учреждениям автоматические телефонные станции, получила развитие сотовая и пейджинговая связь. Телефонные кабели стали вытесняться световолоконными, в которых переносчиком информации стал свет. А спутниковая связь позволила доставлять информацию практически в любую точку Земли и космоса.

В 80-годах 20 столетия появился персональный компьютер и были созданы модемы, позволившие компьютерам обмениваться информацией через обычную телефонную сеть. Появилась масса сетей, объединяющих информационные ресурсы многих компьютеров в различных организациях и научных учреждениях. Все это привело к появлению всемирной сети – сети Internet, которая к началу 90-х годов 20 века получила бурное развитие.

В нашем курсе мы рассмотрим средства связи, использующие в той или иной мере телефонные сети общего пользования – от телефонных аппаратов до персональных компьютеров. Начнем же мы с общих понятий о передаче телефонных сигналов.

Параметры, характеризующие звуковые сигналы

Речь человека представляет собой совокупность звуковых колебаний. Колебательные движения частиц упругой среды – воздуха, вызывающие слуховое ощущение, называют звуком. Процесс распространения звуковых колебаний называют звуковой волной, а пространство, в котором распространяются звуковые волны – звуковым полем.

Скорость распространения звуковых колебаний в воздухе при нормальном атмосферном давлении и температуре 20º C – 343 м/ с. Причем, она изменяется в зависимости от влажности, атмосферного давления и температуры воздуха.

При распространении звуковых колебаний в каждой точке звуковой волны создается определенное давление воздуха, которое называется звуковым давлением. По нему можно судить о силе звука. Звуковое давление в Международной системе единиц выражается в паскалях (Па).

Звуковая волна в каждой точке характеризуется определенной интенсивностью (силой звука). Сила (интенсивность) звука – энергия звуковой волны, проходящая в одну секунду через площадь в один квадратный метр, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны. Интенсивность звука выражается в Вт/м².

Звуковая волна, встречая на своем пути тело, способное колебаться, приводит его в колебательное движение. Так, достигая ушной раковины человека, звуковая волна приводит в колебательное движение систему органа слуха, которая передает эти колебания в кору большого полушария головного мозга, где они и создают ощущение звука.

Простейшим колебанием является гармоническое, или синусоидальное колебание, которое характеризуется амплитудой А, периодом Т и частотой f.

Р, Па


0 А t
Т

Рис. 1. Гармоническое (синусоидальное) колебание

Время, в течение которого происходит одно колебание, называется периодом колебания (секунды). Число колебаний в одну секунду называется частотой колебания (герцы). f =1/Т, Т=1/ f. Наибольшее отклонение, которого достигает колеблющееся тело за период колебания (считая от положения равновесия), называется амплитудой колебания. Чем больше амплитуда, тем больше звуковое давление и сильнее звук.

Простые синусоидальные колебания в природе встречаются редко. В телефонии мы всречаемся со сложными звуковыми колебаниями, состоящими из большего или меньшего числа простых колебаний. Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких человека через голосовые связки и полость рта и носа. Голосовой аппарат человека создает звуковые колебания с частотами 80-12000 Гц, а ухо человека может воспринимать звуковые колебания с частотами 16-20000 Гц. В процессе разговора происходит усиление отдельных областей частот, так называемых формант, которыми определяется разборчивость речи. Большинство формант расположено в полосе частот 300-3400 Гц. Эта часть спектра называется эффективно передаваемой полосой частот и является стандартом для всех телефонных линий. Она рекомендована Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ) для телефонной передачи. Итак, параметры речевых сигналов:

1. 
   Эффективно передаваемая полоса частот (полоса разборчивости речи) (300-3400 Гц).
   
2. 
   Средняя мощность телефонного сигнала в интервалах активности (в отсутствие длинных пауз) составляет 88 мкВт.
   
3. 
   Максимальная мощность телефонного сигнала равна 2220 мкВт.
   
4. 
   Минимальная мощность телефонного сигнала, который еще слышен на фоне шумов, принята равной 0,22 мкВт.
   
5. 
   Динамический диапазон речевого сигнала Dc = 10×lg (Pmax/Pmin) = 10×lg (2220/0.22) = 40 (дБ). Он характеризует диапазон изменения мощности звуков речи.