ТЕЛЕФОННО-МИКРОФОННАЯ ГАРНИТУРА

Предложенное техническое решение относится к электроакустической аппаратуре, применяемой в системах радиосвязи, и в частности в авионике.
7
Известна телефонно-микрофонная гарнитура патент РФ №46619, МПК Н04М 1/05, H04R 1/10, Бюл. №19, от 10.07.2005 г., содержащая оголовье, заглушки установленные на концах упомянутого оголовья, телефонные капсюли, установленные в упомянутых заглушках и микрофон, установленный в одной из упомянутых заглушках, причем упомянутый микрофон не касается головы оператора и воспринимает полезный акустический сигнал через воздушную среду полости заглушки, в которой этот микрофон установлен, микрофон выполнен контактным, касается околоушной поверхности головы и воспринимает полезный акустический сигнал через кость черепа оператора.
Недостатком известной телефонно-микрофонной гарнитуры является неудобство в использовании и незначительная помехоустойчивость.
7
Наиболее близким техническим решением является телефонно-микрофонная гарнитура патент РФ №45062, МПК Н04М 1/05, 1/24, Бюл. №10, от 10.04.2005 г., которая может служить прототипом предлагаемой полезной модели.
Известное устройство содержит оголовье, на котором установлены две заглушки - амортизаторы с установленными в них телефонными капсюлями, корпус, содержащий соединительную коробку, трубчатый держатель, имеющий, по крайней мере две степени свободы, микрофонный блок, установленный на одном конце упомянутого трубчатого держателя. Соединительный микрофонный провод помещен внутри упомянутого держателя и выведен через второй его конец, а телефонный провод введен в корпус. Выходные концы микрофонного провода связи и телефонного провода связи заделаны в коннекторы.
Недостатками известной телефонно-микрофонной гарнитуры является то, что она имеет недостаточную помехоустойчивую трансляцию сигнала как по бифилярной, так и по трифилярной линиям связи между микрофоном и нагрузкой, нагрузкой и телефоном. Помехи, создаваемые в проводах связи и проникающие в телефон и в нагрузку микрофона создаются либо через емкостные связи (электродинамические составляющие), либо через взаимоиндукцию проводников (электромагнитную составляющую). Кроме названных помех в проводах связи возникают волновые искажения сигнала, особенно на высоких частотах в диапазоне выше частоты среза проводов связи, что существенно снижает достоверность дуплексной связи между абонентами.
Задачей предложенного технического решения является повысить качество сигнала и повысить помехоустойчивость трансляции сигнала путем подавления волновых высокочастотных помех за пределами верхней рабочей частоты микрофонно-телефонной гарнитуры.
Поставленная задача достигается тем, что в предложенной телефонно-микрофонной гарнитуре, содержащей соединительную коробку, пружинное оголовье, телефонный блок с капсюлей и амортизатором, трубчатый держатель с двумя степенями свободы, на одном конце которого установлен микрофонный блок с усилителем, телефонные и микрофонные соединительные провода, концы которых заделаны в коннекторы, микрофонный блок выполнен из миниатюрного кремниевого микрофона со встроенным интегральным усилителем, выход которого соединен с входом дополнительно введенного согласующего устройства с симметричной и несимметричной нагрузками, а телефонные и микрофонные соединительные провода выполнены из диэлектрической оболочки, под ней расположена экранированная луженая оплетка, под которой размещен диэлектрический наполнитель, внутри наполнителя вставлены телескопические диэлектрические цилиндры с внутренним и внешним спиральными изолированными проводниками с противоположными навивками, причем диэлектрический наполнитель телефонных и микрофонных соединительных проводов выполнен из гибкого пластикового материала, а экранированная луженая оплетка телефонных и микрофонных соединительных проводов выполнена из стальной проволоки.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется с помощью чертежей где: на фиг.1 приведена общая конструкция телефонно-микрофонной гарнитуры в сборе, на фиг.2 - микрофонный блок, на фиг.3 - конструкция соединительных микрофонных и телефонных проводов с коннекторами.
Телефонно-микрофонная гарнитуры содержит соединительную коробку 1 с амортизатором 2, к которой подсоединено оголовье 3, на котором установлены амортизатор 4 с проходящими по оголовью телефонным проводом 5 с телефонной капсюлей 6. Через соединительную коробку 1 проложен трубчатый держатель 7 внутри которого проведен микрофонный провод 8, на одном конце трубчатого держателя установлен микрофонный блок 9, содержащий интегральный миниатюрный кремниевый MEMS микрофон 10 с встроенным интегральным усилителем 11 выход которого подсоединен к входу дополнительно введенного согласующего устройства 12 с симметричной и несимметричной нагрузками, а из другого конца держателя пропущен микрофонный провод 8, конец которого заделан в первый гладкий коннектор 13. Телефонный провод 5, выходящий из соединительной коробки на конце тоже заделан во второй гладкий коннектор 13. Причем телефонный 5 и микрофонный 8 провода выполнены из диэлектрической оболочки 14, под которой расположена экранированная луженая оплетка 15, выполненная из стальной проволоки, под которой расположен диэлектрический наполнитель 16, выполненный из гибкого пластикового материала, а внутри диэлектрического наполнителя вставлены телескопические диэлектрические цилиндры 17, с внутренним 18 и внешним 19 спиральными изолированными проводниками с противоположными навивками.
Работает телефонно-микрофонная гарнитуры следующим образом.
Интегральный миниатюрный кремниевый MEMS микрофон 10 микрофонного блока 9 преобразует акустическое излучение в электрический сигнал, который проходит через интегральный усилитель 11 и дополнительно введенное согласующее устройство 12 с симметричной и несимметричной нагрузками, далее в микрофонный провод 8 конец которого заделан в гладкий коннектор 13, который служит соединительным элементом с радиостанцией связи летательного аппарата. Микрофонный блок 9 закреплен на одном конце трубчатого держателя 7, имеющий, по крайней мере две степени свободы. Для согласования с нагрузкой микрофонный блок 9 содержит согласующее устройство 12 с симметричной и несимметричной нагрузками. Элементы согласующего устройства 12 выполнены SMD - монтажом.
Телефонная капсюля 6 преобразует электрический сигнал в акустическое излучение. Электрический сигнал подводится к телефонной капсюле 6 с помощью телефонного провода 5 через соединительную коробку 1. Особенностью конструкции соединительных телефонного и микрофонного проводов является наличие телескопических диэлектрических цилиндров 17 с внутренними 18 и внешними 19 спиральными изолированными проводниками с противоположными навивками и расположенных внутри диэлектрического наполнителя 16, выполненного из гибкого пластикового материала, причем диэлектрический наполнитель окружен экранированной луженой оплеткой 15, сверху которой расположена диэлектрическая оболочка 14, которая защищает его от окружающей среды.
Заявляемая телефонно-микрофонная гарнитура обладает совокупностью существенных признаков, не известных из современного уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию новизны для полезной модели.
Принципиально подавление электродинамических и электромагнитных помех обеспечивается в телефонном 5 и микрофонном 8 проводах и может быть физически объяснено с позиций электродинамики следующим образом. Внешний источник помех создает мощное электромагнитное излучение, которое проникает внутрь телефонного 5 и микрофонного 8 проводов. Электродинамическая емкостная составляющая помехи, наведенная между экранированной луженой оплеткой 15 и внешним 19 спиральным изолированным проводником, которые имеют общую точку соединения по переменной составляющей, компенсируется, т.е. отсекается за счет того, что разность потенциалов между экранированной луженой оплеткой 15 и внешним 19 спиральным изолированным проводником равна нулю. Электромагнитная индуктивная составляющая помехи через взаимоиндукцию внутреннего 18 и внешнего 19 спиральных изолированных проводников наводит токи помех в них. Так как внутренний 18 и внешний 19 спиральные изолированные проводники имеют противоположную навивку, то поля их компенсируются и токи помех будут равны нулю. Таким образом обеспечивается повышение помехоустойчивости дуплексной трансляции полезного сигнала в предложенной телефонно-микрофонной гарнитуре. Ниже приведены расчеты и обоснование параметров и характеристик телефонного 5 и микрофонного 8 проводов соединенных соответственно с источником сигнала и нагрузкой. Основными параметрами телефонного 5 и микрофонного 8 проводов являются его индуктивность, емкость, волновое сопротивление и частота среза. Основными характеристиками телефонного 5 и микрофонного 8 проводов являются амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ), а также его затухание выше частоты среза провода.
Предлагаемая микрофонно-телефонная гарнитура содержит телефонные и микрофонный провода связи в виде экранированных линий задержки с распределенными параметрами. Провода представляют собой фильтр нижних частот (ФНЧ) типа к=1 с распределенными параметрами, частота среза которого  волновое сопротивление , где L и С - параметры всей линии задержки проводов; при этом верхняя рабочая частота выбирается из условия .
с
Предлагаемая микрофонно-телефонная гарнитура, содержащая провода в виде экранированных линий задержки с распределенными параметрами, имеет линейную ФЧХ вплоть до ; плоскую АЧХ вплоть до ; не имеет искажений АЧХ в полосе пропускания; затухание плавно без выбросов и нулей увеличивается от f до ∞, что исключает дополнительные электродинамические и электромагнитные помехи в полосе затухания проводов.
Пример расчета параметров телефонного и микрофонного проводов:
0
Z=1000 Ом, L=100 мкГн
B
F=1,5 мГц
Предлагаемая микрофонно-телефонная гарнитура позволяет повысить качество сигнала и значительно повысить помехоустойчивость трансляции сигнала.