时间区分的多路通信方法

多路无线电话的通信方法，不仅可用“频率区分制”，将每路由300—3000周的语言频率范围，用不同的“载波”搬到新的各不相同的频带，进行传送（图1），还可以用另一种比较新式的通信方式，就是所谓“时间区分制”，也有称为“脉冲调制多路通信制”或“调时制”的。

这里，我们试用图2来说明三个电话电路按时间区分制通话的工作原理。图中甲、乙两端，一收一发，主要的设备，是个所谓“电路分配器”，或简称“分配器”（为便利说明起见我们可想像有这样一种机械的“分配器”）。两端的“分配器”构造上完全相同，是一个圆盘，分成了三等份，每份上有金属接触片，而各触片是相互绝缘的。在分配器的转轴上装着一个“电刷”，双方的电刷是以同等速度同步的旋转着，就是每一瞬间两端“电刷”的位置是完全相同的。当“电刷”和每个“触片”接触时，便接通一条话路。那么，在“电刷”旋转一周的时间中，每路仅有1/3的时间被接通，其余2/3时间成断路状态。每路通断时间分开来可表示如图3 a.b.c，总起来时间分配就如图3d所示。

从图上可以看到每路占用的通话时间是按时间先后排列的。这就是频率区分和时间区分通信制的基本区别（请比较图1和图3看）。

可是不管电路是断是通，正在电路上通话的人总是要继续讲话的。这样是否会使其余2/3的讲话漏掉呢？事实上，电刷的转动速度如果极其迅速，例如快到每秒钟转8000—10000周，各电路每次断开的时间也就只有1／12000到1／15000秒，实际上这是极短促的一瞬间，可以使漏掉的部分对语言的逼真度亳无影响。而每路接通的时间重复得又很快，人的耳朵听起来就像电路完全没有中断过一样。因此只要“电刷”转得够快，就可以达到多路通话的目的。而且转得愈快，语言愈不失真。经验证明，每秒转动的周数应比最高传送音频大一倍方合适。如最高语言频率是3000周，那么“电刷”转速至少要6000周。转速再稍高一些，通话效果更好，这就是通常转速采用8000—10000周的缘故。

为了免除一路和另一路间相互串音，“接触片”并不是像图2那样一个挨着一个，而是相互隔开的，隔开的宽度最好比“接触片”的宽度还要大些。否则一路信号的电流没有完全终断，另一路就已开始，串音自然难免。为了说明方便起见，把图4里绘出的分配器分成八等份，只有4份上有金属触片，各被相同宽度的绝缘部分隔开。假定电刷每秒转5000周，每转一周所需时间是\(\frac{1}{5000}\)秒或200微秒（1微秒=1/1000000秒）。“电刷”将每金属片接通，也就是每路接通的时间为200;8=25微秒。

假定甲端发送，乙端接收。第一路发出的声音，频率是1000周，即每周占1000微秒。第二路500周，每周占2000微秒；第三路2000周，每周占500微秒（图5）。

设第一路的音波电压（图4话筒变压器次级端的电压）有如图5a中虚线所示的正弦波形。由于“电刷”每转一周仅有\(\frac{1}{3}\)时间接通每一电路，那么对方收到的脉冲波就是图5a实线所示的形状。但输出电压第由R—C回路两端接出（图4有端）。由于有了R－C回路，在有脉冲时，C被充电，两端很快的有了电荷；而在没有脉冲到来的时候，C就慢慢的漏去电荷，所以输出电压并不立刻降到零。换句话说，R—C回路起了平滑作用，使输出电压（a、b两点间）的波形如图4右下方附图中虚线（l）所示。这种虚线的波形，就像是以这个图上的实线曲线（m）为基线绘出的交流正弦波一样，这样波形的电压接到输出变压器Tr上，受话器里的电流波形就会还原为音波的正弦波形（图4右上方附图）。

第二路和第三路发送和接收的过程也完全相同（图5б和ε）。

圆盘上第四个金属片是同步触片。“电刷”一转动，这个“触片”上就发出一个同步脉冲（图5r），同步脉冲的宽度和信号脉冲的宽度突际上是不同的（通常要宽一倍，而这里为了方便起见绘成相等的宽度）。所以到了接收端，可以被一个同步脉冲选择选出，用来使一同步控制器工作，恰好保证双方电刷的绝对同步。

电路上各路脉冲的波形变化如图5д所示。它们依时间先后排列，每路每隔200微秒占用25微秒。

在实际应用上这个“电刷”应该转得非常快，才能保证话音没有失真，而且路数愈多，旋转速度就要更高。用机械的方法转动“电刷”达到这样的高速是不可能的。因此实际上就要用一种特制的电子管——电子分配器。

我们常用的阴极射线管里，有水平的和垂直的两对偏转板，如果在这两对偏转板上分别加以频率和大小相等而相位相差90度的正弦波形电压，如图6a所示，电子束落在荧光屏上的轨迹就旋转着描绘出一个圆形，这圆的半径决定于电压的大小，而每秒旋转的周数是和所加电压的频率相等的。要电子束旋转得快，只须提高所加电压的频率，这是极容易做到的。

电子束是电子群组成的，它就能够起“电刷”的作用。如果我们在示波器内靠近荧光屏处加入一个凿有四个圆孔的圆盘д（图6б），调整电压的大小，可以使电子束的旋转路径恰好经过这些圆孔。又将圆盘д后面的屏改为类似图4的分电盘。当电子束通过圆孔射到某一接触片上的那一瞬间，接在那接触片的电路就被接通。圆盘д上的孔数和分电盘上的接触片数目越多，电路数也同样增多。电子的旋转没有什么惰性，因此路数的增加和转换的速度就没有用“电刷”那样的限制了。

无线电话电路利用时间区分制的工作原理示如图7。载波发生器是一个高频发信机，它的输出受信号脉冲和同步脉冲的控制，没有脉冲就没有输出；而脉冲电压又在脉冲调制器里分别受到各路（1、2、3、……n）用户话音的调制。发信机的输出电力到了接收方面，经变频后，首先同步脉冲使同步控制器工作，同时各路脉冲进入选择器被分开，然后检波放大，送到各路不同的用户（1、2、3、……n）。发信机的脉冲电力输出是很大的，因脉冲时间很短（例如一微秒），平均输出电力并不大，所以发信电子管能维持工作。脉冲时间愈小，信号电力可以比例增大；但脉冲愈短，为了使脉冲通过收信机无显著失真，收信机的通过波带应愈宽。收信机内部杂音的相当电力也是和波带宽度成正比例的，所以和一般无线电调幅电话比起来，信号杂音比没有增减。

以上所举的例子，都是脉冲波被调幅的方法。这个方法的主要缺点是其抗外来干扰性较差，和一般调幅波相同。因此脉冲的宽度和相位调制法，已被广泛采用。图8表示这两种方法所得的脉冲波形（为了简化只绘出了一路）。

在这种方式调制的无线电接收中，加用限幅器就可大大提高抗扰性。倘若脉冲的形状为正确的直角（其前沿及后沿均正确的垂直），那么用这种方法就能够在理论上完全免除干扰的影响。当干扰的最大值小于信号幅度的一半时（图9），干扰仅仅影响脉冲的幅度，而限幅器可将这些振幅恢复稳定。当脉冲幅度调制时限幅器不能应用，否则它会将干扰与信号调制同时“削去”。

突际上脉冲宽度及脉冲相位调制方法由于以下原因不能完全免除干扰。因为收信机的通过波带是有限的，被接收到的脉冲前沿及后沿总多少有些倾斜；因此干扰就能改变脉冲的长度或移动其开始及终了的时间（图10）。这情况下要减低干扰的影响，为了得到较陡峭的脉冲边沿，就应增大通过波带。虽然当通过波带增大时杂音干扰电力也增长，但由于所得的脉冲边沿较陡峭，干扰影响的减低较其电力的增长更快。收信机通过波带最好增大到使干扰的最大幅度不超过脉冲幅度的一半，否则限幅器就不能“削去干扰”，脉冲相位调制系统的抗扰性，一般稍高于脉冲宽度调制。（唐人亨）