通信交换设备的超小型延距保安器

本发明涉及一种通信交换设备的延距保安装置，特别是小型的延距保安装置。

现有的通信交换设备对通信线路的环阻值通常规定为1KΩ-2KΩ（包括电话机直流电阻），对环阻超过2KΩ的特殊用户，则必须加装远距离延伸设备。这种延伸设备体积大，线路相当复杂，价格昂贵，且只能配装于通信交换机一侧的中继用户的出口，而在用户端不能使用，应用范围受到了限制，某些发达国家，如美国制造的Harris-2020程控交换机配备的延距插盘，其电路亦非常复杂，价格昂贵，买1000门程控的费用仅仅只能买10-20个延距插盘，一般通信部门难以接受。现有的通信交换设备的保安器只用放电式保安器，其缺点是当危险电压窜入通信设备时，放电器不能完全同步放电，烧毁设备的几率仍然很高，且放电电流大时，热保险烧断，须由工人修复，难以保证通信畅通无阻。特别是它安装在发电厂、变电所等高压区使用的通信设备上时，仍会因雷击或电力线接地产生的地电位升高经放电器反击设备而烧坏，从而使通信设备遭到严重损坏。鉴此，国际电话、电报咨询委员会（CCITT）文件和国际GB-6830-86中均推荐在高电压区使用绝缘隔离变压器作为保安防护措施，其效果最好。但目前的绝缘隔离变压器一直延用老的生产模式，它为满足既要传输25HZ的铃频信号，又要保证对300HZ-3400HZ的话频信号传输衰耗小（要求小于或 等于0.5db），故它必须采用50W-100W的大铁芯和粗导线来制作，这样它体积大，重量重，价格高，安装使用都不方便，且它只适用于磁式通信设备上，而无法用在目前广泛使用的自动通信交换设备上。此外，上述的已有延距装置和保安器的功能单一，不能合在一起。

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种通信交换设备的超小型延距保安器。

本发明的技术解决方案如图所示。

图1是本发明中采用双铁芯隔离变压器的电原理图;

图2是本发明中采用单铁芯隔离变压器的电原理图。

如图1，本发明包括有光电池电路2、光电耦合器3、隔离变压器4及自动电话机1和交换机5等，且光电耦合器3与隔离变压器4相串联，其特点是，隔离变压器4的初级和次级分别由铃频线包和音频线包的初级绕组Ⅰ、Ⅲ和次级绕组Ⅱ、Ⅳ串联组成，铃频线包的初级绕组Ⅰ的一端通过双向触发二极管DB_Ⅰ和电容C₂的串联支路与本发明装置的输入端a连接，铃频线包初级绕组Ⅰ的另一端与音频线包初级绕组Ⅲ的一端连接，其连接点通过电容C₁亦与本发明装置的输入端a连接，初级绕组Ⅲ的另一端接本发明装置的另一输入端b，光电耦合器3的发射部分的发光二极管D₁、D₂的负极通过电位器W₁接本发明装置的输入端a，D₁、D₂的正极通过扼流圈L₁接光电池电路2中的镍镉电池E的正极，镍镉电池E的负极通过扼流圈L₂接隔离变压器4中铃频线包初级绕组Ⅰ和音频线包初级绕组Ⅲ的中间连接 点。铃频线包的次级绕组Ⅱ的一端通过双向触发二极管DB_Ⅱ和电容C₄的串联支路与本发明装置的输出端c连接，铃频线包次级绕组Ⅱ的另一端与音频线包次级绕组Ⅳ的一端连接，其连接点通过电容C₃亦与本发明装置的输出端c连接，次级绕组Ⅳ的另一端接本发明装置的另一输出端d，光电耦合器3接收部分反向并接的光电接收管G₁、G₂的一端通过电位器W₂接本发明装置的输出端c，G₁、G₂的另一端接铃频线包次级绕组Ⅱ和音频线包次级绕组Ⅳ的连接点，本发明装置的输入端a、b和输出端c、d之间各并接一压敏电阻WYH_A、WYH_B，其输入端a、b通过通信电缆6与自动电话机或调度总机的中继门子1连接，其输出端c、d通过通信电缆6′与交换机（或带交换功能的载波机、微波机）5连接。在本发明装置中，铃频线包采用普通夕钢片铁芯，音频线包采用高导磁率的铁钢氧铁芯，且铃频线包的初级绕组Ⅰ的匝数要大于其次级绕组Ⅱ的匝数，以达到对铃频信号在电容C₂、C₄上损耗的补偿，铃频线包可选用更细的导线，音频线包的初、次级绕组Ⅲ、Ⅳ的匝数比为1∶1。

本发明装置也可采用单铁芯的隔离变压器，如图2，其隔离变压器4的初级线路的连接与双铁芯隔离变压器的初级线路连接相同，隔离变压器4的铃频线包次级绕组Ⅱ一端与本发明装置的输出端c连接，次级绕组Ⅱ的另一端接电容C₅的一端，同时通过电位器W₂接光电耦合器3中反向并接的光电接收管G₁、G₂的一端，G₁、G₂的另一端与电容C₅另一端相连并与音频线包次级绕组Ⅳ的一端连接，次级绕组Ⅳ的另一端接本发 明装置的另一输出端d。在这里，铃频线包初级绕组Ⅰ的匝数大于铃频线包次级绕组Ⅱ和音频线包次级绕组Ⅳ的匝数之和，以达到对铃频信号在电容C₂、C₅上损耗的补偿，且音频线包初级绕组Ⅲ的匝数与铃、音频线包次级绕组Ⅱ、Ⅳ的匝数之和的比为1∶1。

本发明的工作原理如图1，当交换机5送出振铃信号时，其铃压通过通信电缆6′加到本发明装置的c、d两端，由于振铃信号电压较高（90V±15V），而其频率较低（25HZ），则该信号使双向触发二极管DB_Ⅱ和电容C₄的串联支路导通，而C₃对铃频信号呈现的阻抗大，则铃频信号加到隔离变压器4的次级绕组Ⅱ、Ⅳ上，故其初级绕组Ⅰ、Ⅲ上也得到铃频电压，则又使双向触发二极管DB_Ⅰ和电容C₂的串联支路导通，而电容C₁对铃频信号呈现的阻抗大，则铃频信号加到本发明装置的a、b两端，使自动电话机1接收到振铃信号，振铃信号的传输主要是通过隔离变压器4的铃频线包来完成的，因为音频线包对振铃信号呈现的阻抗很小，几乎为短路。

自动电话机1接收到振铃信号即可通话，摘机后，相当于将话机直流阻抗经通信电缆6并接到本发明装置的a、b两端，则光电耦合器3的发射部分导通，镍镉电池E向光电耦合器3的发光二极管D₁、D₂供电，发出光信号，扼流圈L₁、L₂是用来扼制电源的杂音的，由于光电耦合器3的光电接收管G₁、G₂始终由交换机5送过来的直流电压供电，则它接收到光信号后，其中加正偏压的一只导通，使交换机5处于正常工作状态。由于 音频信号电压低（小于1V），频率高（300-3400HZ）则它不能触发双向触发二极管DB_Ⅰ导通，且又由于C₂的隔直作用，使DB_Ⅰ、C₂的串联支路处于开路状态，音频信号就通过电容C₁经隔离变压器4的音频线包的初级绕组Ⅲ1∶1传输到音频线包的次级绕组Ⅳ上，该音频信号仍不能触发双向触发二极管DB_Ⅱ导通，只能通过电容C₃送到本发明装置的c、d两端，传送到交换机5，双方进行通话。

当自动电话机1主叫时，摘机后相当于话机的直流阻抗加到本发明装置的a、b两端，使光电耦合器3的发射管D₁、D₂导通，其接收管G₁、G₂中加正偏压的一只也导通，自动电话机1可以拨号，拨号时，自动电话机1发出直流脉冲，光电耦合器3的发射管D₁、D₂随拨号直流脉冲同步截止或导通，将直流脉冲光信号传送给光电接收管G₁、G₂，使G₁、G₂中加正偏压的也同步截止或导通，从而将直流脉冲信号传送给交换机5，选中被呼叫的用户，被呼叫用户摘机即可通话，其通话过程与前述自动电话机1被叫时通话过程相同。

本发明装置中，电容C₂、C₄的容量比C₁、C₃大得多，C₂、C₄既起隔直流的作用，又能传输25HZ的铃频信号，C₁、C₃主要传输300-3400HZ的话音信号。双向触发二极管DB_Ⅰ、DB_Ⅱ在静止无铃压或通话时均处于开路状态，它们的型号为1S1236或1S1719，DB_Ⅰ、DB_Ⅱ也可改用其它压敏器件代替。光电耦合器3还可采用由光导纤维管构成的光电耦合器。在光电池电路2中的镍镉电池E的两端， 除并接有光电池Eg和二极管D₃的串联支路外，还与稳压电路WY的两输出端并接，稳压电路WY的输入端接桥式整流块D的输出，桥式整流块D的输入接隔离变压器4中铃频线包的初级绕组Ⅰ的两端，这样除光电池Eg能向镍镉电池E充电外，还能从铃频线包初级绕组Ⅰ上取出部分振铃电能向镍镉电池E充电。

当用户因线路长等原因其环阻超过规定标准值时，若本发明装置装在交换机5一侧，可将电位器W₁调至零欧姆，若本发明装置装在自动电话机1一侧，则将电位器W₂调至零欧姆，则相当于调节线路环阻值减小，使双方正常通话。若本发明装置安装在自动电话机1和交换机5之间的通信线路的中部，将电位器W₁、W₂都调至零欧姆，则延长的通信距离更长。假设线路环阻值超出标准值250-290Ω，就相当于用户线（0.7毫米直径）增长了五～六公里，因为0.7毫米直径的通信线一公里长的环阻值为48欧姆。目前，自动电话机趋于带自动增益的功能，也就是在环阻大话音衰耗大的时候具有调节衰量的功能，本发明装置则可省去自动增益电路，即使线路环阻超出规定标准值，在装了本发明装置后，既能使呼通率达100%，又能保证音质清晰。

当发生雷击、电力线单相短路接地或强电干扰等现象时，会引起危险高压窜入通信电话机和交换通信设备，本发明装置由于采用了高绝缘的隔离变压器4和光电耦合器3，它们的隔离电压均达到7000伏，此外本发明装置两端还并接有压敏电阻WYH_A、WYH_B，使其隔离保护性能达到了更高的标准，保护了通信设备免遭损坏。

图2所示的本发明装置，其工作原理与图1的基本相同，由于它采用单铁芯隔离变压器，当交换机5送出振铃信号时，该信号通过隔离变压器4的铃频线包次级绕组Ⅱ、电容C₅和音频线包次级绕组Ⅳ传输给铃频线包和音频线包的初级绕组Ⅰ和Ⅲ，使双向触发二极管DB_Ⅰ和电容C₂的串联支路导通，自动电话机1接收到振铃信号，自动电话机1摘机后即可通话，话音信号经隔离变压器4的音频线包初级绕组Ⅲ1;1传输给铃、音频线包的次级绕组Ⅱ和Ⅳ，使双方通话，电容C₅在这里既能通过铃频信号，也能通过话音信号。

本发明装置既具有延距功能也具有保安功能，其适应的线路环阻值高，当本发明装置中电位器W₁或W₂调至零欧姆时，相当于电话机直流阻抗减少了约250-290欧姆（话机直流阻抗为300欧姆），从而使通话距离比标准值再延长5-6公里（0.7毫米线径），这意味着在通信线路距离不增长时，可选用线径更小的通信导线，从而节约贵重金属材料，降低通信线路的造价。本发明装置能有效地隔离高电位，防止高电位窜入通信交换设备和电话机，保护设备及使用者的安全，特别是电力系统及其他高电压区域或多雷电地区的用户，其效果较放电式保安器更为突出。本发明装置在世界上首次采用了体积极小、话音阻抗对称、铃频不对称补偿的绝缘隔离变压器，从而解决了现有隔离变压器体积大、重量重、价格昂贵的通病，经济效益显著。本发明装置只要光线存在，光电池就始终会向镍镉电池充电，同时还利用部分振铃电能向镍镉电池充电，从而使本发明装置具备了充 足的不间断电源。本发明装置使用极其灵活，既可用在交换机中继用户入口，也可直接接到用户电话机入口，或装在电话机壳内制成带延距保安功能的电话机，还可制成多路数大容量的架型结构，集中使用。本发明装置还能隔离线路上产生的杂音，对于平衡性、对称性较差的线路，可使其性能得到改善，从而提高话音质量。