网络原理-双线电话机全双工原理

电话全双工通信原理

首先确定电话线通的是直流电,电压30-70V左右。视电话线距离而定。电流很小只有几十毫安。
一般来说:因为这里电话机传递的是模拟信号,并且利用了2/4线转换器,才实行全双工通信。而网络中,网线中如果只有两根导线,那么在传递数字信号时只能形成一个回路,只能半双工通信。

先介绍一下:单工 、半双工、全双工
单工通信(Simplex Communication)是指消息只能单方向传输的工作方式。
在单工通信中,通信的信道是单向的,发送端与接收端也是固定的,即发送端只能发送信息,不能接收信息;接收端只能接收信息,不能发送信息。基于这种情况,数据信号从一端传送到另外一端,信号流是单方向的。
例如:生活中的广播就是一种单工通信的工作方式。广播站是发送端,听众是接收端。广播站向听众发送信息,听众接收获取信息。广播站不能作为接收端获取到听众的信息,听众也无法作为发送端向广播站发送信号。
半双工通信(Half-duplex Communication)可以实现双向的通信,但不能在两个方向上同时进行,必须轮流交替地进行。
在这种工作方式下,发送端可以转变为接收端;相应地,接收端也可以转变为发送端。但是在同一个时刻,信息只能在一个方向上传输。因此,也可以将半双工通信理解为一种切换方向的单工通信。
例如:对讲机是日常生活中最为常见的一种半双工通信方式,手持对讲机的双方可以互相通信,但在同一个时刻,只能由一方在讲话。
全双工通信(Full duplex Communication)是指在通信的任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输。 全双工通信允许数据同时在两个方向上传输,又称为双向同时通信,即通信的双方可以同时发送和接收数据。在全双工方式下,通信系统的每一端都设置了发送器和接收器,因此,能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换,因此,没有切换操作所产生的时间延迟,这对那些不能有时间延误的交互式应用(例如远程监测和控制系统)十分有利。这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器,同时,需要2根数据线传送数据信号。(可能还需要控制线和状态线,以及地线)。
理论上,全双工传输可以提高网络效率,但是实际上仍是配合其他相关设备才有用。例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工传输,而且中间所接的集线器(HUB),也要能全双工传输;最后,所采用的网络操作系统也得支持全双工作业,如此才能真正发挥全双工传输的威力。

 

电话机混合线圈工作原理

核心总结:

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……

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3相接;4应与2相接,并使Id等于IL。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?(0)。

解析:
甲方向乙方送话  →
1、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。假设某一时刻电流从线圈a上端流入,而且增大,根据右手螺线管定则,磁力线顺时针方向,而且磁通也量增大。

2、变化的磁场使耦合线圈c产生变化的电流,根据楞次定律,线圈c上感应的电压是上正下负,即电流从上端流出,下端流入。同理可得耦合线圈b中的电流从上端流出,下端流入。

3、由于线圈c、线圈e、两导线L和交换机构成一个回路,线圈c流出的电流从线圈e的下端流入,上端流出,经导线L传到电信局的交换机,经交换机分两路输出,一路经导线L流入线圈c的下端形成回路;另一路传到对方电话机,使对方能听到发话者的声音。

4、线圈e中变化的电流又产生变化的磁场,根据右手螺线管定则磁力线逆时针方向。变化的磁场又使耦合线圈f产生变化的电流,经放大到听筒输出,于是从听筒听到自己的声音,这就是侧音。

5、由于线圈b、可变电阻R和线圈d构成一个回路,线圈b下端流出的电流通过可变电阻流入线圈d下端,于是d线圈变化的电流又产生变化的磁场,磁力线顺时针方向,只要调整可变电阻R,使流过线圈e、d的电流相等,则线圈e、d产生的磁场可完全抵消,通过线圈f的磁通量始终为零,线圈f没有感应电流,听筒中就没有发话者的声音。从而消除消侧音。

乙方向甲方送话→
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c、线圈e、两导线L和交换机构成的回路中形成的电流是从c的下端流入且增大,磁力线逆时针方向,则b线圈的上端为流入(负),d线圈的上端也为负,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。

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