Analóg kéthuzalos távtáplált telefonkészülék mérése

Átírás

1 Analóg kéthuzalos távtáplált telefonkészülék mérése A múlt alkotta szabványokhoz, e a jelenkor technikai színvonalának megfelelően felépített, a tömeggyártásban előállított berenezés, az analóg kéthuzalos távtáplált telefonkészülék műköését és műszaki paramétereit tekintjük át. Hazánkban alkalmazott távközlő végberenezések több, mint 90 százalékát ezen készülékek alkotják, iroánkban és lakásunkban. Analóg-nak azért nevezzük, mert az általa fogaott és továbbított információ analóg elektronikus formában jelenik meg. Két vezetéken kapcsolóik a nyilvános áramkörkapcsolt telefon hálózathoz (kéthuzalos), mely érpáron keresztül tápellátást kap a helyi központból a műköéshez (távtáplált). A fent említett két vezetéken kerül továbbításra a fogaott és továbbított hang információ, valamint megvalósul a jelzésátvitel is. 1. Elméleti áttekintés 1.1. Vonali paraméterek A készülék vonali paramétereinek azon paramétereket nevezzük, melyek a vonali csatlakozó ponton mérhetők. A vonali csatlakozó pontot a és b vel jelöljük. A készülékek vonali csatlakozását általában a gyártók 6/2 RJ11 ajzattal teszik lehetővé. A vonali paraméterek, min a készülék kézibeszélőjének letett (on-hook), min a kézibeszélő beemelt (off-hook) állapotában efiniált. Megkülönböztetünk továbbá egyenáramú és váltakozóáramú paramétereket. Egyenáramú bemeneti ellenállás beemelt (off-hook) állapotban Az egyenáramú bemeneti ellenállás beemelt állapotban egyszerű feszültség-áram mérésére vezethető vissza. Megmérjük a készüléken átfolyó hurokáramot (mikrofon áramnak is nevezték régen), valamint a készülék kapcsaira (a, b) jutó feszültséget. A készülékek egyenáramú ellenállása a félvezetős felépítés miatt (jelenlegi elektronikus készülékek esetén) nem állanó, hanem a hurokáram függvényében változó jellemző. A szabványok a készülék beemelt állapotú egyenáramú bemeneti ellenállására a következőt írják elő: A műköési hurokáram tartományban (20mA 60mA) a készülék bemeneti egyenáramú ellenállása legyen kisebb, vagy egyenlő, mint 400 Ohm. Mérési összeállítás: 1

2 Mérési eremény1 -bemeneti ellenállás a hurokáram függvényében 1k.9k O h m m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100m A Mérési eremény 2 kapcsokon mérhető feszültség (Uab) a hurokáram függvényében V m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100m A 2

3 Egyenáramú bemeneti ellenállás letett (on-hook) állapotban A telefonkészülékek letett állapotukban közelítőleg szakaást mutatnak, azaz rajtuk áram ekkor nem folyik. A készülékek félvezetős felépítése miatt, valamint a készenléti állapot fenntartásához viszont szükséges tápellátás. A tápellátás megolás megvalósítása megengeett helyi hálózatból (230V) pélául aapterrel, vagy akkumulátor, illetve telepes megolással. Az ie vonatkozó szabványok viszont előírják, hogy a helyi tápellátás kimaraás, valamint az akkumulátorok, elemek kimerülése nem veszélyeztetheti a telefonkészülék alap műköését (hívás fogaást és hívás inítást). Előírt érték, hogy a letett állapotban lévő készülék nem vehet fel nagyobb áramot, mint 10µA, ha az a,b kapcsokon a feszültség 48V±10%. Váltakozó áramú bemeneti impeancia beemelt állapotban A készülékek váltakozó áramú bemeneti impeanciája a hangfrekvenciás beszé-átviteli tartományban ( Hz) meghatározott. Európában sok orszában és Magyarországon ez az érték 600 Ohm- ban Ohmos -an efiniált. Eltérést mutat az előírás Angliában és Németországban. Ezen országokban a efiniált lezáró impeancia komplex, kapacitív jellegű a beszéátviteli tartományban. A paraméter mérését beemelt állapotban végezzük, 300Hz-3400Hz tartományban, színuszos vizsgálójellel. Mérési eremény: O h m e g k 2k 3k 4k 5k Hz -40 Mint az ábrán látjuk, ezen paraméternek is meghatározott a tűrése, min az impeancia abszolút értékére, min peig a fázisszögére nézve. 3

4 Az egyes országok nemzeti szabványai ezen paramétert gyakran csak tájékoztató jellegű paraméternek fogaják el. Reflexiós csillapítás B k 2k 3k 4k 5k Hz 1.2. Akusztikus paraméterek A telefon készülékek akusztikus paramétereit minen esetben -műköés közben- beemelt állapotban vizsgáljuk. A lezáró impeancia értéke 600 Ohm. Aási karakterisztika és nemlineáris torzítás B r % k 2k 3k 4k 5k Hz 0 4

5 Aási hangossági mérték (SLR-Sening Louness Rating) távolság függvényében B k 1.25k 1.5k 1.75k 2k 2.25k 2.5k 2.75k 3k 3.25k 3.5k meter Vételi karakterisztika és nemlineáris torzítás B r % k 2k 3k 4k 5k Hz -0 5

6 Vételi hangossági mérték (RLR- Receiving Louness Rating) vonalhossz függvényében B k 1.25k 1.5k 1.75k 2k 2.25k 2.5k 2.75k 3k 3.25k 3.5k meter Önhang csillapítás A telefonkészülékek egy további fontos akusztikus paramétere az önhang csillapítási mérték (STMR). A készülék vizsgálata során a készülék beemelt, huroktáplált és vonali olalon névleges impeanciával lezárt. A gerjesztő jelet a kézibeszélő mikrofonjába juttatjuk megfelelő hangnyomásszinttel, és vizsgáljuk, hogy a gerjesztő jel hatására mekkora hangnyomásszint jelenik meg ugyanezen kézibeszélő hallgatójában. A mérést több frekvencián ( Hz tartományban) kell elvégeznünk és a kapott csillapításértékeket súlyozottan összegezzük, vagyis a készülék önhang csillapítását egyetlen számérték fogja jellemezni. Az önhang csillapítás mértékének és magának a készülék önhangnak, kiemelt jelentősége van. Telefon beszélgetéskor a kézibeszélő hallgatóját a fülünkhöz szorítva a saját beszéünk hangnyomásától elszeparáljuk az egyik fülünket és ez kellemetlen érzést kelt. Saját hangunk visszahallását a kézibeszélővel letakart fülünkhöz elektronikusan oljuk meg, vagyis visszavezetjük a mikrofonba juttatott hangnyomást a hallgatóba. A visszavezetés mértékét efiniálja az önhang csillapítás mérték. Ha ez a visszavezetés túl hangosra sikerül az épp olyan kellemetlen (esetenként kellemetlenebb), mintha visszavezetés kis mértékben vagy egyáltalán nem történne. Analóg készüléket, ha nem megfelelő (névleges) impeanciával zárunk le, akkor az akusztikus jellemzői, így az önhang csillapítása is jelentősen megváltozhat! Gonoljunk a beázott telefonvonalakra, amikor az impeancia megváltozása harsogó önhangot ereményez! 6

7 Fontos, és kiemelenő tényező, hogy az akusztikus vizsgálatokat nem csupán közvetlen 600 Ohmos lezárással vizsgáljuk, hanem a készülék és a lezárás közé a gyakorlatban alkalmazott távvezetékeket (vagy azok koncentrált paraméterű helyettesítőjét) is beillesztenek. Mint azt az ábrákon is láttuk, különböző vezetékhosszaknál is elvégzik a mérést. A készülék akusztikus paramétereit kifejező mérőszámoknak ekkor is egy meghatározott értéktartományon belül kell maraniuk. Elektronikus sokkvéelem A készülékek nem üzemszerű körülményekre (pélául túlfeszültség) való reagálását akusztikus szempontból is vizsgálni kell. Alapvető szempont, hogy bármilyen renellenes okból (tranziens, vagy túl magas jelszint) a telefonkészülék kézibeszélő hallgató nem generálhat a fájalomküszöbnél (120B) nagyobb hangnyomást. Magas jelszint esetén az elektronikus jel útjába helyezett véőáramkör képes a jelszint leszabályozására B Bm 7

8 1.3. Fogaott és továbbított jelzésinformációk Hívás kezeményezés és hívás fogaás (megválaszolás) esetén szükséges a központtól fogani, illetve a központ felé továbbítani az előfizetőnek szóló, illetve az előfizető által generált utasításokat. Csengetés etektor megszólalási küszöbszintje Bejövő hívás esetén a telefonkészülék kicseng, a telefon központ által külött csengetőjel hatására. A csengető jelet (kb 70Veff 25Hz váltakozó jel) a csengetés etektor áramkör érzékeli, maj akusztikus, esetleg vizuális, vagy minkettő jelzéssé alakítja. A csengetés etektor áramkör egyik legfontosabb jellemzője az úgynevezett megszólalási küszöbszint, mely az a feszültségérték, ahol a csengetésetektor áramkör műköésbe lép. Tárcsamű A tárcsamű segítségével ajuk át a telefon központnak a hívni kívánt előfizető telefonszámát. A hívószám továbbítás mója lehet impulzus (PULSE), illetve hangtárcsás (TONE vagy DTMF). Impulzus üzemű tárcsamű műköése és főbb paraméterei Impulzusos hívómű esetén a szám továbbítása az egyenáramú hurok megszaggatásával kerül továbbításra. A beemelt állapotban folyó mikrofon-tápáramot a továbbítani kívánt számnak megfelelően szakítjuk meg (1-es szám esetén egyszer,..9-es szám esetén kilencszer és a 0 esetén, peig tízszer). A hurokáram megszakítási iő, valamint az újrazárási iő és a számok közti szünetiő szabvány által efiniált érték. Meghatározott továbbá az impulzusos tárcsamű hurok zárási és hurok bontási ellenállás értéke is. Impulzusos tárcsamű iőzítés paraméterei 8

9 Impulzusos tárcsamű zárási ellenállása O h m m 0 50m 100m 150m 200m 250m 300m 350m sec Impulzusos tárcsamű bontási ellenállása 500k 450k 400k 350k 300k O h m 250k 200k 150k 100k 50k 0-50m 0 50m 100m 150m 200m 250m 300m 350m sec 9

10 DTMF hívómű műköése és főbb paraméterei A DTMF mozaikszó a Dual Tone Multi Frequency szavakból épül fel, mely utal arra, hogy egy szám tárcsázásakor a vonalon (beszésávban) egyszerre két színuszos komponensből álló jel jelenik meg. A jelkomponensek frekvenciái szabvány által rögzített paraméterek. Négy alsó csoport és négy felső csoport frekvenciát efiniáltak a szabványalkotók. Alsó csoport komponensek az alábbi táblázatban fa -val, míg a felső csoport komponenseit, peig ff -el jelöljük. fa [Hz] ff [Hz] számjegy * # A B C D A telefonvonalon megjelenő jel matematikailag a következőképpen írható le az iő függvényében: ahol: Ua Uf fa f f u(t) = Ua*sin(2*π*fa*t) + Uf*sin(2*π*f f *t) az alsó csoport frekvenciájú jelkomponens amplitúója az felső csoport frekvenciájú jelkomponens amplitúója az aott számhoz (eltárcsázott) tartozó alsó csoport frekvencia érték az aott számhoz (eltárcsázott) tartozó felső csoport frekvencia érték 10

11 Az amplitúó értékek szintén szabvány által efiniált jellemzők. Előírás szerint:- a felső csoport komponens amplituója B közé essen, valamint az alsó komponens amplituója legyen 3±1 B-lel kisebb, mint az éppen aktuális felső komonens szintje. A feszültség szintek 775 mv feszültséghez viszonyított számértékek. A névleges frekvenciáktól (lás fenti táblázat) az eltérés maximum ±1% lehet. A fenti előírásokon felül elvárás egy DTMF tárcsaműtől az, hogy nemkívánatos jelkomponenseket (olyan komponenseket, amelyek a fenti matematikai összefüggéssel meghatározott komponensek felharmonikusai, intermoulációs termékei és egyéb iegen jelkomponens) ne, vagy csak egy meghatározott jelszintnél kisebb szinttel sugározhat. Külön előírás határozza meg a sávon (beszésávon) belüli, valamint a sávon kívüli úgynevezett nemkívánatos komponensek maximális szintjét B m k 2k 5k 10k 20k 50k 90k Hz A vonalon a DTMF jel általában aig van jelen, míg a telefonkészülék billentyűjét nyomva tartjuk, e fontos előírás, hogy a vonalra kapcsolt jel iőtartama minimum 80ms legyen! Előforulnak olyan készülékek is, melyek tárcsaműve automatikusan leiőzíti a DTMF jelet (nem a lenyomott billentyű nyomvatartásának iejéig szolgáltatja a DTMF jelet). Ezen készülékek tárcsaművét BURST üzeműnek nevezzük. A DTMF minimális iőtartam fontos paraméter a memóriából történő tárcsázás esetén is. A DTMF jelek közti elválasztó szünetiő az az iőtartam, amikor a vonalon nem jelenik meg DTMF komponens. Ez az iő -ami minimálisan szintén 80ms- teszi lehetővé a DTMF kóok (eltárcsázott számok) szétválasztását a telefon központ olalon. 11

12 Szolgáltatás kérés rövihurok megszakítással (FLASH) A rövihurok megszakítás valójában a távtápláló áram (mikrofonáram) megszakítását, maj a hurok zárását jelenti. Ez olyan, mintha a telefonkészülék kézibeszélőjét letennénk, maj ismét beemelnénk. Európai előírás szerint a rövihurok megszakítás iőtartama 100ms (±10%), amit, ha ügyesek vagyunk ténylegesen előiézhetünk a telefonkészülékünk hurokvillájával. Abban az esetben, ha a rövi hurok megszakítás gombot (FLASH, illetve R ) megnyomjuk az iőzítést a készülék elvégzi. 500k 450k 400k 350k 300k O h m 250k 200k 150k 100k 50k 0-100m 0 100m 200m 300m 400m 500m 600m 700m 800m sec Fontos megjegyezni, hogy a tengeren túl a rövihurok megszakítás iőtartama 600ms, sőt előforulhat 750ms és 900ms érték is. Az ilyen (európai normák szerint nem szabványos) készülékek jelentős műköési problémát okozhatnak a hazai hálózatban, illetve az alközponti magánhálózatokban. A hosszú FLASH iőt a központ bontásnak veszi, maj az ismételt hurok zárást újbóli beemelésnek! Fontos kiemelni a hurokvilla által generált jelzésinformációkat. Ha a készülékünk kézibeszélőjét beemeljük, akkor a hurokáram folyás meginul, és telefonközpont vonal letett állapotból beemelt állapotba kerül. Az, hogy milyen állapotba kerülünk a kézibeszélő beemelésekor, az függ a megelőző állapottól! Csengetett állapotban, ha beemelünk, akkor beszéállapotba (megválaszoljuk a bejövő hívást), míg a nyugalmi állapotban történő beemelés esetén tárcsázási állapotba jutunk (telefon központ tárcsahang bekapcsolásával jelzi). 12

13 2. Analóg kéthuzalos távtáplált telefonkészülék mérési felaatok 2.1. Mérjük meg az analóg kéthuzalos távtáplált telefonkészülék egyenáramú bemeneti ellenállását a távtápláló áram függvényében a készülék beemelt (off-hook) állapotában! Mérési elrenezés: Mérés menete: Állítsuk be a tápegységet kb V feszültségre. Emeljük be a telefonkészülék kézibeszélőjét. Állítsuk be az R-t (Ellenállás ekáot) úgy, hogy a készüléken átfolyó áramérték a kívánt értéket vegye fel (lás a lenti táblázatot)! Jegyezzük fel az áramértékekhez tartozó feszültségértékeket. Számoljuk ki az aott tápáramhoz (I) tartozó egyenáramú bemeneti ellenállás (Rbe) értékét, maj ábrázoljuk azt a tápáram függvényében. Mérési eremények: I 18mA 20mA 25mA 30mA 35mA 40mA 45mA 50mA Uab Rbe 2.2. Digitális tároló oszcilloszkóppal mérjük meg a telefonkészülék impulzus (PULSE) tárcsaművét! A mérési elrenezés megegyezik az előző pont mérési összeállításával, e a feszültségmérőt cseréljük le igitális tároló oszcilloszkópra. Az oszcilloszkóp beállítása a következő legyen: Y csatorna érzékenység: 10V/osztás; Iőalap: 500ms 1s / osztás; roll mó. 13

14 Az Y pozíciót úgy állítsuk be, hogy a sugár a telefonkészülék letett és beemelt állapotában is látható legyen az oszcilloszkóp képernyőn. Mérés menete: Emeljük be a telefonkészülék kézibeszélőjét, Állítsunk be ma közti áramértéket (ebben a tartományban bármi lehet), Tárcsázzuk impulzus (PULSE) üzemmóban az hívószámokat, Rögzítsük (tároljuk) az ereményt (PAUSE vagy Run/Stop billentyűvel), Rajzoljuk le a jelalakot és értékeljük ki azt! Határozzuk meg a hurok zárás és megszakítás iejét, valamint az egyes igiteket elválasztó (Interigit) iőt Digitális tároló oszcilloszkóppal mérjük meg a telefonkészülék rövi hurokmegszakítását (FLASH)! A mérési elrenezés megegyezik az előző pont mérési összeállításával. Az oszcilloszkóp beállítása a következő legyen: Y csatorna érzékenység: 10V/osztás; Iőalap: kb 500ms / osztás; roll mó. Az Y pozíciót úgy állítsuk be, hogy a sugár a telefonkészülék letett és beemelt állapotában is látható legyen az oszcilloszkóp képernyőn. Mérés menete: Emeljük be a telefonkészülék kézibeszélőjét, Állítsunk be ma közti áramértéket (ebben a tartományban bármi lehet), Nyomjuk meg a FLASH billentyűt, Rögzítsük (tároljuk) az ereményt (PAUSE vagy Run/Stop billentyűvel), Rajzoljuk le a jelalakot és értékeljük ki azt! 2.4. Digitális tároló oszcilloszkóppal mérjük meg a telefonkészülék DTMF (TONE) tárcsaművét! A mérési elrenezés megegyezik az előző pont mérési összeállításával. Az oszcilloszkóp kezeti beállítása a következő legyen: Y csatorna érzékenység: 10V/osztás; Iőalap: 500ms 1s / osztás; roll mó. 14

15 Az Y pozíciót úgy állítsuk be, hogy a sugár a telefonkészülék letett és beemelt állapotában is látható legyen az oszcilloszkóp képernyőn. Mérés menete: Emeljük be a telefonkészülék kézibeszélőjét, Állítsunk be ma közti áramértéket (ebben a tartományban bármi lehet), Tárcsázzuk DTMF (TONE) üzemmóban az hívószámokat, Tegyük le a készülék kézibeszélőjét, maj ismét emeljük be. A hívásismétlés gombbal (Reial) tárcsázzuk ismét a hívószámokat. Rögzítsük (tároljuk) az ereményt (PAUSE vagy Run/Stop billentyűvel), Rajzoljuk le a jelalakot és értékeljük ki azt! Határozzuk meg a jeliőt valamint az egyes igiteket elválasztó (Interigit) iőt Digitális tároló oszcilloszkóppal mérjük meg a telefonkészülék PAUSE iőzítését! A mérési elrenezés megegyezik az előző pont mérési összeállításával. Az oszcilloszkóp kezeti beállítása a következő legyen: Y csatorna érzékenység: 10V/osztás; Iőalap: 1s / osztás; roll mó. Az Y pozíciót úgy állítsuk be, hogy a sugár a telefonkészülék letett és beemelt állapotában is látható legyen az oszcilloszkóp képernyőn. Mérés menete: Emeljük be a telefonkészülék kézibeszélőjét, Állítsunk be ma közti áramértéket (ebben a tartományban bármi lehet), Tárcsázzuk DTMF (TONE) üzemmóban az 1 PAUSE 2 3 hívószámokat, Tegyük le a készülék kézibeszélőjét, maj ismét emeljük be. A hívásismétlés gombbal (Reial) tárcsázzuk ismét a hívószámokat. Rögzítsük (tároljuk) az ereményt, Rajzoljuk le a jelalakot és értékeljük ki azt! Határozzuk meg a PAUSE iőzítést! 15