Борис Беликов - Телеграф и телефон

В больших городах по телефону вы можете проверить время. Сняв трубку с рычага телефонного аппарата, вы набираете номер говорящих часов. В трубке слышится отчетливо произнесенная фраза, например: «десять часов двадцать семь минут». Если через две минуты снова набрать номер говорящих часов, то со станции ответят: «десять часов двадцать девять минут». Сколько бы раз вы ни вызывали говорящие часы, они неизменно дадут вам точный ответ. Кто же отвечает вам по телефону?

На автоматической телефонной станции установлен аппарат, главной частью которого служит небольшой металлический барабан; на его поверхности укреплена кинопленка. На пленке записан звук человеческого голоса. На одной части барабана помещена кинопленка с записью часов: один час, два часа, и так до двадцати трех часов включительно. На другой части барабана — кинопленка с записью минут: одна минута, две минуты, и так до пятидесяти девяти минут. Эти записи читают два одинаково устроенных прибора, которые называются оптическими звукоснимателями. Один прибор читает часы, другой — минуты.

Запись звука на кинопленку делается с помощью электрической лампы, световые лучи которой отражаются от полуцилиндрического зеркальца, образуя пишущий световой штрих («зайчик»). Этот световой «зайчик», попадая на движущуюся кинопленку, оставляет на ней след — «дорожку». Зеркальце, создающее «зайчик», связано с мембраной микрофона. Когда перед микрофоном говорят, то колебания микрофона передаются зеркальцу, в результате этого яркость «зайчика» изменяется. Поэтому изменяется и ширина «дорожки», которую делает «зайчик» на кинопленке. Таким образом, на кинопленке получается запись звуков, произнесенных перед микрофоном.

Записанные на кинопленку звуки (слова) читают с помощью оптического звукоснимателя. Для этого направляют световой «зайчик» на «дорожку» заготовленной кинопленки. В зависимости от ширины дорожки от нее отражается больше или меньше света. Отражаемый от кинопленки свет «зайчика» попадает в установленный поблизости от барабана прибор, называемый фотоэлементом.

Фотоэлемент превращает световые лучи в электрические токи различной величины. Величина токов в фотоэлементе меняется в зависимости от количества света, отражаемого от кинопленки и попадающего в фотоэлемент. Вот эти-то токи, пройдя через усилитель и линию связи, попадают в нашу телефонную трубку, где они превращаются в звуки.

На исходе каждой минуты звукосниматель передвигается вдоль барабана на следующую звуковую дорожку. После того как он пройдет пятьдесят девять дорожек, снова возвращается на дорожку с записью «0» минут. И в это же время звукосниматель, читающий часы, перемещается на соседнюю звуковую дорожку. Все движения звукоснимателей и барабана производятся автоматически, в строгой зависимости от точных, выверенных часов.

Телефонные реле, искатели и другие приборы, применяемые на телефонных станциях, широко используются также на заводах, электростанциях и других предприятиях для автоматизации отдельных этапов производственных процессов.

Для устройства в городе телефонной связи, кроме телефонной станции (например, АТС на несколько тысяч номеров), по всей территории города надо проложить кабели или воздушные провода для соединения телефонных аппаратов, установленных у абонентов, со станцией. Об устройстве таких линейных сооружений рассказано ниже. Сейчас заметим только, что стоимость линейных сооружений для городской телефонной сети примерно в два раза больше стоимости оборудования телефонной станции. Еще дороже по сравнению со станционными сооружениями те кабели и воздушные провода, которые приходится прокладывать на сотни и тысячи километров между междугородными телефонными станциями (МТС).

Естественно возникает вопрос: а можно ли по одной линии связи вести одновременно не один, а несколько телефонных разговоров? Над этой проблемой работали многие ученые и инженеры.

Еще в 1880 году военный связист Г. Г. Игнатьев впервые в мире произвел опыт передачи по одной линии связи телеграммы и телефонного разговора. Он использовал свойство конденсатора пропускать переменный ток и задерживать постоянный. Переменный ток, возникающий при телефонном разговоре, свободно проходит через конденсатор, а постоянный — задерживается. Поэтому для постоянного тока был дан другой путь: через катушку, состоящую из большого числа витков изолированного провода. Такая катушка (катушка индуктивности) пропускает постоянный ток и, наоборот, задерживает переменный ток.

При помощи конденсатора и катушек индуктивности Игнатьеву удалось передать по одному проводу одновременно телеграмму и телефонный разговор. Токи, приходящие с линии, на станции разделились: постоянный ток шел в телеграфный аппарат, переменный — через конденсатор в телефон.

В настоящее время по одной паре проводов осуществляется несколько телефонных разговоров. Для этого используются переменные токи различной частоты.

Известно, что обычный переменный ток осветительной сети сто раз в секунду меняет свое направление. Частота тока в этом случае равна 50 полным колебаниям в секунду, или, как принято обозначать в технике, 50 герцам. При телефонных же переговорах используются переменные токи с частотами от 300 до 2400 герц. Это — так называемые токи звуковой частоты.

Переменные токи звуковой частоты преобразовывают с помощью особых устройств в токи со значительно большей частотой — до 150 тысяч герц. С применением токов такой высокой частоты и организуется передача нескольких телефонных разговоров одновременно по одной паре проводов. Для каждого разговора отводится определенная «полоса» частот. Например, одна пара абонентов ведет разговор, пользуясь токами звуковой частоты от 300 до 2400 герц; для следующих трех пар абонентов выделяются три полосы высокой частоты в пределах от 6300 до 14 700 герц; для пятой пары абонентов выделенная полоса частот начинается с 36 000 герц.

Но почему же говорящие не мешают друг другу? Дело в том, что в общей широкой полосе спектра частот для каждого разговора выделяются отдельные участки этой полосы, которые не перекрывают один другого. Более того, между этими участками полосы частот оставляются небольшие промежутки, «барьеры». Благодаря этому невидимому барьеру абоненты и не мешают друг другу. В дополнение к этому на междугородных телефонных станциях устанавливают специальные приборы — электрические фильтры, включаемые в абонентские линии. Каждый фильтр является «ограничителем» и пропускает токи только определенной полосы частот (для каждого разговора) и задерживает все другие токи.