十位脈衝式電話和雙音多頻式 (DTMF) 電話

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十位脈衝式撥號又稱迴路切斷式撥號,其中代表每個數字的直流電脈衝串是由按確定比例切斷一個連續訊號而產生的。圖 1是十位脈衝式電話。

圖 1: 十位脈衝式電話

是一種按固定的時間比例來切斷一個連續訊號,以產生一連串的直流電流脈衝的撥號方法。其中每個數字都利用不同的脈衝數來表示。

十位脈衝式電話都配有一個圓形的撥號盤,在上方有一個帶有指孔的圓盤覆蓋著。撥號盤是用來傳送電脈衝的。圖2顯示了脈衝式電話的電路。其中的3個彈簧接點:脈衝接點 (ICT)、旁路開關 1 (BP1) 及旁路開關 2 (BP2) 均被裝在撥號盤中。

圖2: 聽筒離開掛勾,令掛勾開關閉合,此時可撥打電話

撥打電話:

當用戶拿起聽筒時 (Off Hook),勾掛勾開關閉合形成一個由用戶到電話交換機的直流迴路,見圖2。因此,迴路中有連續的直流電流流通。

  • 當撥打號碼,例如5時,撥號盤會被順時針撥至止撥位置鬆開。由於受彈簧拉力的影響,圓盤會回復原位。在復位的過程中,撥號盤內的BP2閉合使電話短路,於是您在撥打時就不會從耳機中聽到雜音了。
  • ICT藉着自行的關閉和打開來中斷直流電流迴路從而產生撥號脈衝。中斷的次數與所撥打的數字相同。這款電話會產生額外的兩個脈衝,而此兩個脈衝會被BP1所消除。
  • 此外,撥號盤內也裝有一個稱為調節器的機械器件,用來保持固定的轉動速度。
  • 當撥打完畢後,脈衝被電話交換機譯碼並連接到所呼叫的電話。呼叫方的聲音訊號透過隔離變壓器傳送到耳機上。把耳機連接到隔離變壓器的次級繞組能夠保護耳機免受直流電流損壞,而隔離變壓器亦可以在電話交換機與用戶耳朶間提供電氣隔離。此外,兩個反向並聯相接的二極管避免了用戶聽到音量大的噪音,因為當次級繞組的電壓達到某一數值時,其中一個二極管會導通並使耳機短路。
  • 當用戶對著麥克風講話時,聲音訊號透過電話交換機傳送到受話方的電話。

接收電話:

當聽筒放在支架上時,電話處 "On the Hook",即準備接收通話,見圖3。掛勾開關打開,切斷圖示右方的電路和交換機的通路。

  • 當有來電時,電話交換機發出交流響鈴訊號到電話。這是一個10 mA、頻率為20至25 Hz的交流訊號。它驅動電磁鐵吸引一個小鎚使其敲響響鈴。

圖3: 聽筒放置在掛勾上,令掛勾開關打開,此時可接收電話


雙音多頻式電話,見圖4,顧名思義是建基於雙音調、多頻率 (Dual Tone Multi-Frequency, DTMF) 的概念。這種技術與傳統的十位脈衝式電話中以電脈衝的形式傳送訊號有所不同,DTMF電話所撥出的每個數字都由兩個音調組成,並以可聽得到的音調傳送到電話交換機。

圖4: 雙音多頻式電話

DTMF電話配有一個按鍵式的撥號盤,上面有0至9的撥號數字,另外還有星號"*"及井號"#"用作完成一些特定的功能。如圖2所示,按鍵是以四列三行的二維陣列形式排列,對於每一列或行,都有特定頻率的音調。行的音調頻率較高而列的音調頻率則較低。當某一按鍵被按下時,由兩個不同頻率所組成的雙音調訊號會產生,這兩個頻率一個屬於低頻率群組而另一個則屬於高頻率群組。就是這個原因,所以我們才稱這種技術為"雙音多頻"。在這種技術中,由7個不同頻率的音調 (4個列頻率 + 3個行頻率) 可組成12種不同的頻率組合 (4 x 3)。舉例來說,若我們按下按鍵"5",由770 Hz及1336 Hz組成的音調訊號會一起被傳送到電話交換機譯碼再分辨出所撥的是哪一個號碼。

圖5: 按鍵號碼及其對應的頻率對

撥打電話:

當用戶拿起聽筒時 (Off the Hook),掛勾開關閉合,此時用戶電話與電話交換機之間形成一閉合電路:

訊號音調的產生

  • 如前面所述的,按下按鍵會產生一個由兩個音調組成的訊號,它會維持至放開按鍵為止。圖3展示了DTMF電話的電路圖。

    圖6: 當聽筒離開掛勾時,掛勾開關閉合,準備撥打電話

  • DTMF電話內有兩個用來產生不同頻率音調的振盪電路。每個電路都有一個包含三個繞組的線圈 (A、A'、A" 和 B、B'、B") 和一個電容 (CA 和 CB)。繞組A和B各自連接數個彈簧接點,分為KA接點組及KB接點組。而在按鍵撥號盤的下方則有7個曲柄 (在圖3中以虛線表示),其中四個分別對應列而另外三個則對應行。按下按鍵會使這些水平曲柄及垂直曲柄產生動作,使與KA及KB中其對應的彈簧接點閉合,從而將電容連接到繞組A和 B上對應的連接點。這樣就形成了撥打某一數字所需的振盪電路。
  • 然後,水平曲柄的動作也使位於按鍵陣列旁的一個公共開關K產生動作。如圖3所標出的數字所示,這個公共開關K會令一組接點順序運作。各接點的運作順序及作用如下所述:
    1. 減低耳機撥號時所能聽到的傳輸音調,使用戶聽起來較舒適。
    2. 使晶體管運作。
    3. 關閉麥克風,使它所收到雜訊不會干擾輸出訊號。
    4. 使振盪電路引發的雙音調訊號能透過晶體管和每個線圈中的次級繞組 (A'、B') 和三級繞組 (A''、B'') 間的變壓作用進行反饋放大,使得這個訊號在按鍵被按下期間一直保持有效。
  • 整個訊號產生電路都是裝在按鍵板後方,使得按鍵撥號盤成為單一的,可以取代十位脈衝式電話圓形撥號盤的器件。DTMF電話的其餘部份則與十位脈衝式電話類似,所以其撥打及接收電話的步驟也大致相同。在電話交換機方面,它將所收到的音調譯碼並連接到被呼叫的用戶。

接收電話:

當聽筒放在支架上時,電話處於 "On the Hook",即準備接收通話。此時圖3中的掛勾開關被打開,從而切斷圖示右方的電路和電話交換機的通路。

當有來電時,由電話交換機發出交流響鈴訊號到電話。這是一個10 mA 、頻率為20至25 Hz的交流訊號。它驅動一對電磁鐵吸引小鎚敲響響鈴。

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