Текст книги "Телеграф и телефон"

Автор книги: Борис Беликов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 4 страниц)

16 разговоров по одной паре проводов

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.

Аппараты и приборы, которые позволяют по одной паре проводов осуществлять одновременно несколько телефонных разговоров, называются аппаратурой уплотнения. Пользуясь аппаратурой уплотнения системы К-24, по двум парам кабельных жил, выделенных из двух рядов проложенных кабелей, можно организовать 24 одновременных разговора (24-канальная система). Следовательно, в этом случае одновременно пользуются телефонной связью 48 абонентов.

Наиболее же распространенными системами уплотнения воздушных линий связи являются системы В-3 и В-12. Пользуясь аппаратурой уплотнения этих систем, по одной паре воздушных проводов можно вести 16 одновременных разговоров.

Более усовершенствованной является разрабатываемая аппаратура уплотнения системы К-60. С применением такой системы по двум парам жил, выделенным из двух рядом проложенных кабелей, можно будет организовать 60 одновременных разговоров (60-канальная система).

Проводные линии связи

Мы уже говорили, что для работы двух телеграфных или телефонных аппаратов их необходимо соединить друг с другом линией связи. Наиболее простая линия связи состоит из одного или двух металлических проводов.

В горах Алтая и Кавказа, в степях Украины, в сибирской тайге – повсюду можно увидеть ровный ряд столбов с фарфоровыми изоляторами и укрепленными на них проводами – это воздушные линии связи. Сотни тысяч километров проводов подвешены на линиях связи нашей страны.

Провода чаще всего голые, без изоляции. Одни из них стальные, другие алюминиевые, третьи медные. Для подвески проводов в столбы ввертываются стальные крюки. На каждый крюк насаживается фарфоровый изолятор, к которому при помощи мягкой вязочной проволоки укрепляется воздушный провод. На многопроводных линиях связи вместо крюков применяют траверсы со штырями.

Работы по устройству воздушных линий связи приходится вести на сотни километров, поэтому для ускорения и удешевления таких работ применяют специальные механизмы. Так, например, для рытья ям, в которых устанавливаются столбы (опоры), применяют бурильную машину, а установку столбов в заготовленные ямы производят с помощью крана-столбостава.

К изоляторам провода прикрепляются, как уже говорили, вязочной проволокой. Но, раньше чем закрепить провода на изоляторах, их регулируют, т. е. устанавливают одинаковое расстояние между соседними проводами. При этом натягивают провода не очень туго, а так, чтобы они несколько провисали, или, как говорят, имели установленную нормами стрелу провеса.

Это – одно из самых важных правил производящегося у нас массового строительства воздушных линий связи. Дело в том, что очень туго нельзя натягивать провода, так как зимой они укорачиваются и могут лопнуть.

Воздушные линии связи требуют постоянного присмотра. На них влияют атмосферные явления. Так, например, если на проводах появляется лед, то он создает дополнительную механическую нагрузку, в результате чего могут произойти обрывы проводов. При сильном гололеде на воздушных линиях связи могут произойти обрывы проводов и падение опор на значительных по длине участках. Тогда на магистральных линиях с многоканальной связью прекращается сообщение на многих телеграфно-телефонных связях. Чтобы не допустить такой аварии или быстро ликвидировать ее последствия, работники связи привлекают на помощь по заранее имеющейся договоренности временных рабочих из расположенных вблизи колхозов.

На воздушные линии связи влияют также сильный ветер, дождь, снег, иней. Иногда столбы подгнивают, и их приходится заменять новыми. Иногда разрушаются изоляторы, подчас ржавеют и обрываются провода и так далее. За целостью и исправностью воздушных линий связи круглосуточно следят участковые линейные надсмотрщики.

Наряду с воздушными линиями связи на городских телефонных сетях, а также на междугородных магистралях у нас имеется много кабельных линий связи. Подавляющее большинство их скрыто под землей, это – подземные кабельные линии связи.

Кабель представляет собой совокупность медных изолированных проводников (жил), свитых между собой попарно (или четверками) и заключенных на всем протяжении в гибкую защитную оболочку из свинца (так называемые освинцованные кабели). Для менее ответственных прокладок применяются кабели с пластмассовой (полихлорвиниловой) оболочкой.

Для городских телефонных сетей кабели изготовляются емкостью от одной пары до 1200 пар. Прокладываются они под землей в асбестоцементных или бетонных трубах, а иногда подвешиваются на стальных тросах, укрепленных на столбовых и стоечных линиях.

Кабели большой емкости, идущие от телефонной станции в разные части города, оканчиваются в так называемых распределительных шкафах, которые устанавливаются на тротуарах или внутри больших домов, а кабели меньшей емкости, идущие от распределительных шкафов, подводятся к распределительным коробкам (на стенах зданий) или кабельным ящикам (на столбах и стойках).

От распределительных коробок к телефонным аппаратам абонентские линии подаются однопарными кабелями, а от кабельных ящиков – воздушными проводами.

В распределительном шкафу любая пара жил кабеля, поданного со станции, может быть легко и быстро соединена с любой парой жил распределительного кабеля, введенного в данный шкаф. Это дает возможность переключить каждую абонентскую линию с одной пары жил ка другую (например, в случае неисправности данной пары жил или в случае переезда абонента в другое помещение) и включать новые абонентские линии без проведения каких-либо трудоемких работ.

На тех участках кабельной линии связи, которые находятся вне населенных пунктов, кабель прокладывается непосредственно в земле, без труб. Там в случае повреждения кабеля его можно беспрепятственно откопать, так как сверху нет искусственного покрова (например, асфальтового слоя). Для защиты от механических повреждений прокладываемые непосредственно в земле кабели снабжаются надежной броней из двух стальных лент 2, как это показано на рис. 21.

Рис. 21. Устройство подземного бронированного кабеля связи.

Наружный покров 1 у такого бронированного кабеля сделан из кабельной пряжи, пропитанной антисептиком. Это предохраняет оболочку кабеля от почвенной коррозии (разъедания). Медные жилы кабеля 6 изолированы друг от друга и скручены четверками. Весь пучок жил (в данном случае семь четверок) обмотан бумажной или тканевой лентой 5 и заключен в свинцовую оболочку 4. Для защиты свинцовой оболочки от механических воздействий стальных лент на нее наложена подушка 3 из кабельной пряжи.

Большим достижением в технике связи является новый тип кабеля, так называемый коаксиальный кабель. В отличие от многожильных кабелей для городских телефонных сетей в коаксиальном кабеле имеется всего несколько пар жил. Один проводник коаксиальной пары (внешний проводник) представляет собой, как показано на рис. 22, полую медную трубку, внутри которой посредством изоляционных шайб укреплена медная жила (внутренний проводник). Геометрические оси обоих проводников совпадают.

Рис. 22. Устройство коаксиального кабеля.

Чем же замечателен этот кабель?

Основное его достоинство – невосприимчивость к помехам от внешних источников, а также то, что энергия высоких частот, передаваемая по кабелю, не оказывает никакого электрического влияния на соседние цепи связи. Поэтому оказалось возможным осуществлять по одной коаксиальной паре не только большое число одновременных телефонных разговоров, но и передавать программы телевидения.

В местах соединений кабелей устраивают кабельные колодцы и выполняют ряд других работ. Кроме того, стоимость самого кабеля в несколько раз больше стоимости голых проводов, так как в кабеле требуется тщательное изолирование отдельных жил и всех жил вместе, а также устройство защитной оболочки для всего пучка жил. Поэтому устройство кабельной линии значительно дороже, чем воздушной. И тем не менее кабельные линии связи широко применяются, так как уложенный в почву кабель при эксплуатации не требует постоянного наблюдения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Замечательные средства связи – телефон и телеграф – намного «сократили» земные расстояния. Аппаратура телеграфной и телефонной связи достигла высокого совершенства. Но значит ли это, что возможности улучшения дальней связи исчерпаны? Нет! В нашей жизни бурное развитие науки и техники повседневно приносит нам новинки в этой области.

Шестой пятилетний план развития народного хозяйства СССР предусматривает крупные работы – дальнейшее расширение и реконструкцию средств связи на базе передовой техники.

Существующие телеграфные линии получают все больше буквопечатающих аппаратов и автоматических устройств для передачи и приема телеграмм. В условиях нашей страны с ее огромными расстояниями это особенно важно. Для того чтобы преодолеть сотни и тысячи километров, каждая телеграмма должна пройти несколько приемно-передающих пунктов, тогда как автоматизация таких пунктов намного ускоряет прохождение депеш и сообщений.

Последнее слово телеграфной техники – электронные приемно-передающие аппараты на полупроводниках. Один из таких аппаратов недавно сконструирован группой советских специалистов.

Вместо сложных и громоздких механических устройств здесь для накопления и расшифровки принимаемых знаков применена компактная система полупроводниковых приборов.

Аппарат устойчив в работе, бесшумен и по габаритам невелик, а также обеспечивает высокую скорость приема: 380–600 знаков в минуту.

Новейшим словом в технике связи является создание так называемых координатных АТС. Эти станции от существующих шаговых выгодно отличаются тем, что они соединяют абонентов с гораздо большей скоростью, а их эксплуатация обходится в два-три раза дешевле. Виден уже и завтрашний день телефонии – это АТС электронной системы, в которых найдут применение полупроводники, магнитные элементы, пьезоэлектрики и многие другие элементы электронной техники.

Проводные линии связи максимально уплотняются. Разрабатывается такая аппаратура уплотнения коаксиального кабеля, которая позволит организовать передачу одновременно 1800 телефонных разговоров либо 300 разговоров и одновременно программу телевидения.

Но самые большие перспективы открываются при использовании телефона и телеграфа в сочетании с третьим видом связи – радио.

В этой книжке о радио не рассказано. Вы можете прочесть о нем в других выпусках «Научно-популярной библиотеки»[3]3
  См. брошюру: А. Ф. Плонский, Радио, «Научно-популярная библиотека Гостехиздата», 1955.


[Закрыть]. Но здесь необходимо хотя бы бегло упомянуть о том, как гениальное открытие нашего соотечественника А. С. Попова применяется сегодня для целей связи.

Дело в том, что и телефонная и телеграфная связь имеют «врожденные» недостатки, органически им присущие. Главный недостаток – необходимость в проводных линиях, кабелях. В системе телефонно-телеграфных устройств самой трудоемкой и дорогой частью являются именно линии. Кроме того, телефонно-телеграфные провода «привязывают» станции и пункты к определенным местам. Радио не требует никаких проводов.

Представьте себе, что между двумя городами необходимо обеспечить очень интенсивную многоканальную связь: телефонные разговоры, телеграфные передачи, радиовещательные программы, телевидение – и все это одновременно. Какими же средствами связи можно это осуществить? Прокладывать множество проводных и кабельных линий с соответствующей аппаратурой уплотнения очень дорого. Это связано с огромными трудоемкими работами, с большим расходом ценных материалов (многожильных и коаксиальных кабелей) и установкой дорогостоящей аппаратуры связи. Может быть, применить обычную радиосвязь? Нет, и этот способ не годится. Дело в том, что для осуществления одновременной многоканальной передачи необходима широкая полоса спектра частот, тогда как длинные, средние и даже короткие волны такую полосу вместить не могут.

Кроме того, в целях экономии расходуемых больших мощностей на излучение применить направленную радиосвязь на длинных, средних и в некоторых случаях на коротких волнах невозможно, так как в этих диапазонах радиоволн антенные системы были бы непомерно большими. Достаточно сказать, что сооружение средневолновой направленной антенны занимало бы несколько сотен квадратных метров.

Таким образом, учитывая особенности и недостатки обычной радиосвязи, многоканальную связь между двумя городами установить нельзя.

Зато всех этих недостатков лишены ультракороткие волны. На их распространение практически не влияет ни время года, ни время суток, ни атмосферные, ни индустриальные помехи.

Интерес к этому диапазону радиоволн возник в связи с развитием новых видов связи: частотной модуляции, телевидения, радиолокации и т. д.

Ультракороткие волны распространяются прямолинейно в пределах прямой видимости и имеют широкую полосу частот. Ценность этих радиоволн состоит еще в том, что их можно «фокусировать» небольшими антенными системами и направлять по месту назначения в виде узконаправленного луча. Эти свойства ультракоротких волн и положены в основу радиорелейных линий связи.

Что же представляет собой радиорелейная линия? Это цепочка маломощных (порядка нескольких ватт) приемно-передающих радиостанций, работающих на ультракоротких волнах и расположенных друг от друга на расстоянии 50–60 км.

Радиосигналы, посланные узким пучком с одной станции, принимаются на второй станции, оттуда передаются на третью станцию и т. д. Применение такой цепочки, состоящей, предположим, из 100 радиостанций, позволяет обеспечить передачу нескольких сотен телефонных разговоров, а также передачу вещательных и телевизионных программ на несколько тысяч километров.

Вдоль трассы такой линии связи устанавливаются высокие мачты с направленными антеннами на таком расстоянии друг от друга, что прямая линия, проведенная между двумя верхушками мачт, не касается наземных предметов. Возле каждой мачты устанавливается приемно-передающая ультракоротковолновая станция, производящая прием, усиление и автоматическую передачу радиосигналов дальше, к следующему приемно-передающему пункту. Таким образом, связь между конечными пунктами радиорелейной линии осуществляется не непосредственно, а через ряд промежуточных пунктов.

В случае нарушения нормальной работы одного из звеньев радиорелейного устройства сейчас же вступает в действие автоматизированная система сигнализации, которая оповещает конечную или соседнюю станцию г. целью устранения неисправностей. Радиорелейные линии связи выгодно отличаются от других рассмотренных выше средств связи. Именно поэтому в директивах XX съезда КПСС особо подчеркивается необходимость дальнейшего развития и развертывания работ по внедрению ультракоротковолнового вещания и радиорелейной связи.

Нет сомнения в том, что ближайшее будущее ознаменуется новыми открытиями в этой области.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. В. Новиков, Станционный надсмотрщик телеграфа. Связьиздат, 1955.

2. В. Н. Александров, Телеграф. Военное издательство Министерства обороны СССР, 1954.

3. Б. С. Беликов, Телеграфные аппараты Морзе и клопфер. Связьиздат, 1946.

4. С. Клементьев, Телефон. Детгиз, 1954.

5. Б. С. Беликов, Б. Г. Варшавский, С. С. Гусев, Ю. М. Коробов, Л. 3. Папернов, С. И. Петровский, Почтово-телеграфный агент. Связьиздат, 1955.

6. С. Д. Клементьев, Необыкновенная телеграмма. Связьиздат, 1954.