Аваков Р.А.Основы автоматической коммутации.1981

П р е д и с л о в и е

Настоящий учебник предназначен для студентов электротехнических институтов, обучающихся по специальностям 0708 и 0702 (специализация "Передача данных и телеграфная связь"). Учитывая крайне ограниченный объем книги, авторы особое внимание уделили отбору материала па технике автоматической электросвязи. Чтобы исключить повторения, общие вопросы, связанные с организацией связи на городских, сельских и междугородных сетях, вынесены в общие главы и разделы. Например, вопросы управления и передачи информации (сигналов управления, линейных сигналов и др.) хотя и имеют особенности на различных сетях, рассматриваются в одной общей главе (гл. 5). То же относится и к принципам построения телефонных сетей и систем нумерации (гл. 9). Вопросы теории телетрафика и инженерных методов расчета оборудования приводятся совместно с материалами, поясняющими принципы построения коммутационных структур (гл. 3 и 4). Такая система изложения вопросов позволила Компактно расположить материалы учебника.

Вместе с тем при отборе материалов учитывалось то обстоятельство, что книга предназначена для студентов, обучающихся ПО учебным планам и программам, отличающимся друг от друга. Прежде всего здесь следует отметить отсутствие в учебном плане Специальности 0708 курса «Основы дискретной автоматики:», являющегося базовым курсом для специальности 0702. Поэтому в учебник введена глава, в которой кратко излагаются свойства и возможности основных контактных и бесконтактных дискретных моментов (гл. 2). Некоторые материалы этого курса приведены и в других главах. Учитывая непрерывное и быстрое развитие систем автоматической коммутации, авторы сочли целесообразным большое внимание уделить изложению основных принципов построения и функционирования современных систем и устройств автоматической коммутации.

Введение, гл. 5, 8, 9 и 10, а также § 3.1—3.6 и 4.1, 4.3, 4.5—4.8 Написаны Р. А. Аваковым, гл. 1, 2 и § 3.7—3.9, 4.2, 4.4 и 4.9 — О, С, Шиловым, гл. 6 и 7 — В. И. Исаевым.

Авторы выражают глубокую признательность рецензентам — преподавателям кафедры автоматической электросвязи МЭИС З. С. Кохановой и О. И. Панкратовой, а также научным сотрудникам ЛОНИИС В. Г. Бондареву и В. А. Соколову за ценные замечания и советы, которые способствовали улучшению содержания и методики изложения материала учебника.

ВВЕДЕНИЕ

С каждым годом возрастает объем информации, подлежащей передаче по каналам связи. Характерным при этом является не только количественный рост объемов информации, но и качественно новые требования к коммутации и распределению поступающей информации. Это в свою очередь требует значительного расширения и развития сетей связи и в первую очередь аппаратуры коммутации.

Телефонная связь является основным и интенсивно растущим видом связи, поэтому развитию и совершенствованию сетей телефонной связи в нашей стране постоянно уделяется большое внимание. Сеть связи представляет собой сложный комплекс сооружений, создание и развитие которых требует больших капитальных вложений. Этим объясняется то, что вопросы оптимального построения сетей связи и повышения эффективности их использования рассматриваются как важнейшая народнохозяйственная задача.

В соответствии с основными направлениями развития народного хозяйства в нашей стране создается Единая автоматическая сеть связи (ЕАСС), обеспечивающая максимальное объединение и многоцелевое использование технических средств и каналов связи. Наиболее разветвленной частью ЕАСС является общегосударственная автоматически коммутируемая телефонная сеть связи (ОАКТС), по которой передается большая часть информации.

Началом развития телефонной связи считается 1876 г., когда Александр Белл (США) получил патент на изобретенное им электромагнитное телефонное устройство, позволяющее передавать речь на расстояние. Существенный вклад в дело развития техники телефонной связи, разработку и усовершенствование телефонных аппаратов и коммутационного оборудования внесли русские изобретатели. Здесь прежде всего следует отметить изобретение инженером П. М. Голубицким микрофона с угольным порошком и многополюсного телефона, применение которых позволило значительно улучшить качество и увеличить дальность передачи речи.

Вскоре после изобретения телефона стали появляться телефонные станции. В 1878 г. была откры-

та первая в мире телефонная станция общего пользования в г. Нью-Хевен (США), в 1882 г. первые телефонные станции появились в России — в Петербурге, Москве, Одессе и Риге. Почти одновременно с городской телефонной связью начинает развиваться и междугородная телефонная связь. Первая междугородная телефонная линия в России была сооружена между Петербургом и Гатчиной в 1882 г. Важным шагом в развитии техники телефонной связи явились разработки, посвященные автоматизации процессов коммутации. 1882 г. русский инженер К. А. Мосцицкий разработал одну из первых АТС в мире; несколько позднее инженер Фрейденберг разработал АТС с шаговыми искателями, макет которой был изготовлен в мастерских Одесского университета.

На различных этапах развития телефонной связи были созданы автоматические системы коммутации различных типов (поколений). К АТС первого поколения относятся станции с непосредственным управлением (например, АТС шаговой системы), основанные на применении электромеханических приборов, каждый из которых имеет собственное управляющее устройство. Подобные системы коммутации обладают существенными недостатками, к которым прежде всего следует отнести необходимость постоянного присутствия эксплуатационно-технического персонала для наблюдения за действием станции и как следствие — значительные эксплуатационные затраты, непроизводительное использование индивидуальных управляющих устройств, занимаемых не только в процессе установления соединения, но и во время разговора.

Этих недостатков лишены АТС координатной системы (АТС второго поколения), в которых впервые была осуществлена централизация управления и применены более надежные коммутационные приборы — многократные координатные соединители (МКС). Все это позволило существенно повысить использование коллективных управляющих устройств (маркёров, регистров), упростить условия эксплуатации АТС и сократить эксплуатационные расходы.

Однако новые, более высокие требования к системам коммутаций, вызванные необходимостью решения новых задач, поставленных перед сетями связи в современных условиях, заставили существенно преобразовать коммутационную технику и создать качественно новые системы управления автоматической коммутации. К таким системам относятся квазиэлектронные (третье поколение) и электронные (четвертое поколение) городские, сельские и междугородные телефонные станции и узлы. Квазиэлектронные системы коммутации характеризуются тем, что в качестве коммутационных элементов в них используются различные быстродействующие электромагнитные приборы (герконовое реле, фериды и др.); а в качестве центрального управляющего устройства — специализированные ЭВМ, которые в автоматической электросвязи называются электронными управляющими машинами (ЭУМ). На квазиэлектронных АТС, как и на АТС предыдущих поколений, применяются коммутационные системы с пространственным делением каналов. Отличительной особенностью электронных систем коммутации, в которых в качестве центрального управляющего устройства также используются ЭУМ, является построение коммутационной системы на основе временного деления каналов.

Как на электронных, так и на квазиэлектронныхx АТС используется перспективный программный принцип построения управляющих устройств. При этом в городских и междугородных станциях и узлах коммутации, как правило, применяется система централизованного управления с программой, записанной в специальных запоминающих устройствах (ЗУ). Такая система управления в значительной степени упрощает условия введения новых или изменения действующих программ, например при необходимости предоставления абонентам новых услуг (дополнительных видов обслуживания — ДВО). Введение новых ДВО (например, сокращенный набор номера наиболее часто вызываемых абонентов, конференцсвязь, переадресация вызовов на другой аппарат) в этом случае сводится к изменению алгоритмов функционирования ЭУМ путем замены или перезаписи программ в ЗУ управляющей машины.

Новые системы коммутации с программным управлением имеют ряд важных достоинств, среди которых прежде всего следует отметить малые габариты, малую мощность и высокую надежность действия аппаратуры. Существенным преимуществом этих систем коммутации является также снижение эксплуатационных расходов за счет автоматизации действий по обслуживанию АТС (процессов контроля и наблюдения за работоспособностью оборудования, поиска неисправностей, устранения повреждений путем переключения неисправного блока на резервный и др.).

Г л а в а 1

ОСНОВЫ ТЕЛЕФОННОЙ ПЕРЕДАЧИ

1.1. Тракт телефонной передачи

Одним из наиболее распространенных видов электрической связи является телефонная связь, которая с помощью электрической энергии позволяет осуществлять передачу речи на большие расстояния. Речь человека представляет собой совокупность звуковых колебаний. При телефонной передаче (рис. 1.1а) звуковые колебания, возбуждаемые источником звука ИЗ — говорящим абонентом, через акустическую среду АС1 воздействуют на акустико-электрический преобразователь АЭП (микрофон) телефонного аппарата TA1, который преобразует их в соответствующие колебания электрического тока. Энергия этих колебаний через телефонный аппарат TA1и соединительный тракт направляется в пункте приема на электроакустический преобразователь ЭАП (телефон, громкоговоритель) ТА2. В ЭАП электрическая энергия преобразуется в звуковую и через АС2 воспринимается приемником звука ПЗ — ухом слушающего абонента. Для двусторонней телефонной передачи АЭП и ЭАП должны устанавливаться в ТА обоих абонентов. Телефонные аппараты обычно соединяются через коммутационный узел, к которому они подключаются с помощью линий, называемых абонентскими линиями (АЛ). Коммутационные узлы, в которые включаются абонентские линии, называются телефонными станциями (ТС) или просто станциями (рис. 1.1б).

На территории одного города (или населенного пункта) может быть установлено несколько телефонных станций. В каждую телефонную станцию включаются абонентские линии, расположенные в районе действия соответствующей станции. Телефонные аппараты, включенные в разные станции, соединяются через две и более станций, связанные между собой соединительными линиями (СЛ ) . В

отличие от абонентских линий, являющихся индивидуальными линиями, закрепленными за телефонными аппаратами, соединительные линии являются линиями общего пользования и участвуют в соединениях телефонных аппаратов разных телефонных станций.

Совокупность линейных и станционных технических средств, предназначенных для установления соединения между телефонными аппаратами, назы-

вается соединительным трактом (рис. 1.1 в). Соеди-

нительный тракт образуется только на время передачи информации (передачи речи); исключением являются те редкие случаи, когда имеется постоянное, непосредственное соединение телефонных аппара-

тов друг с другом. Поэтому для управления процессом образования соединительного тракта телефонные аппараты кроме АЭП и ЭАП содержат приборы ввода адресной информации (информации о номере ТА вызываемого абонента), посылки и приема сигналов вызова и окончания передачи. Совокупность устройств, входящих в систему электрической передачи речи от рта говорящего до уха слушающего абонента, называется трактом передачи телефонной информации или просто телефонным трактом (см. рис. l.la).

Таким образом, тракт телефонной передачи содержит два акустических участка — АС) и АС2, два телефонных аппарата — ТА1 и ТА2 с преобразователями АЭП и ЭАП, соединительный тракт, заключенный между источником и приемником звука — ИЗ и ПЗ. Качество передачи речи по телефонному тракту оценивается разборчивостью, громкостью и натуральностью.

1.2. Характеристики речевого сигнала.

Звуки речи образуются в речевом аппарате человека; основными составляющими при этом являются легкие с их мускульным аппаратом, голосовые связки и воздушные полости глотки, рта и носа.

При рождении звука голосовые связки, представляющие собой два упругих мускульных валика с окончаниями нервных волокон, приходят в состояние автоколебаний. Поток воздуха из легких прерывается. Возникает первичный звук, имеющий характер П-образных импульсов, частота следования которых определяет тип голоса: бас (80—320 Гц), баритон (100—400 Гц), сопрано (250— 1200 Гц) и т. д. Такой первичный звук (основной тон) имеет непрерывный (сплошной) спектр частот с убывающими амплитудами в диапазоне, примерно от 80 до 12000 Гц. Под воздействием изменяющихся резонансных объемов, образуемых в полости рта при различном положении языка, зубов и губ, спек- трально-амплитудный состав звуковых колебаний изменяется — амплитуды одних частот усиливаются, других — ослабляются.

Каждому звуку речи соответствует усиление частот в одной или нескольких областях. Эти области, в пределах которых заключена значительная часть общей энергии звука, называются формантными областями или просто формантами. Звуки речи отличаются друг от друга числом формант и их расположением в частотном спектре. Отдельным звукам речи может соответствовать до шести формант, из которых только одна или две являются определяющими — основными. Если исключить из передачи любую из основных формант, то передаваемый звук исказится. Анализ звуков русской речи показывает, что хотя их форманты и расположены в спектре частот от 200 до 8600 Гц, однако подавляющее большинство основных формант находится в диапазоне 300—3400 Гц. Поэтому Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ) рекомендовал передавать по телефонному тракту этот диапазон тональных частот.

Звуковые колебания речи обладают весьма незначительной мощностью, которая при нормальной громкости разговора с учетом пауз в среднем равна 10 мкВт (без учета пауз—15 мкВт). Эта мощность соответствует звуковому давлению примерно 0,5 Па на расстоянии около 5 см от рта говорящего. Средняя мощность наиболее слабых звуков речи (при шепоте)—0,01 мкВт, а при крике — 1000— 5000 мкВт. Величина, характеризующая пределы изменения мощности речевого сигнала в логарифмическом масштабе, называется динамическим диапазоном речи, определяется она в децибелах:

где Imax, Imin (Pmax, Pmin) — максимальное и минимальное значения интенсивности звука (звукового давления) соответственно.

Интенсивность звука — количество энергии звуковых колебаний, проходящих через единицу поверхности, расположенную перпендикулярно к направлению ее распространения, за единицу времени. Интенсивность звука I и звуковое давление Р связаны соотношением I = кР2, где к — коэффициент, зависящий от величины атмосферного давления и температуры воздуха.

Для неискаженной передачи звуков различной возможной интенсивности необходимо обеспечить динамический диапазон речи Dp= 10 lg(5000/0,01) =57 дБ.

При передаче речи без выкриков достаточен динамический диапазон 30—40 дБ, поэтому такой динамический диапазон рекомендован для передачи по телефонным трактам.

1.3. Характеристики слухового восприятия

Воздействие упругих колебаний акустической среды на барабанную перепонку органа слуха воспринимается как звук. Человек может слышать звуки с частотами от 20 до 2000 Гц, однако чувствительность уха к звукам разных частот неодинакова. Наиболее восприимчиво ухо к звуковым сигналам с частотами в пределах 1000—4000 Гц. Характерно, что звуковые колебания небольшой интенсивности не воспринимаются ухом как звук. Минимальные значения интенсивности колебаний, воспринимаемых ухом как звук, называются порогом слышимости. Величина интенсивности колебаний, при которой в ухе возникают болевые ощущения, называется порогом болевого ощущения.

Орган слуха согласно психофизиологическому закону (который гласит, что прирост ощущения пропорционален логарифму раздражения) обладает логарифмической чувствительностью. Поэтому интенсивность звука / (звуковое давление Р) определяют не в абсолютных, а в логарифмических единицах — децибелах (дБ), называемых уровнями интенсивности (давления) звука В:

где I и Р — интенсивность звука и звуковое давление в Вт/м2 и Па, а I0=10-12 Вт/м2 и Р0=2x10-5 Па

— интенсивность и звуковое давление нулевого уровня соответственно. Величины I0 и Р0 приняты за начало отсчета, поскольку они соответствуют порогу слышимости в области частоты 1000 Гц. При оценке уровней сложных звуков, например звуков речи и шума, используется понятие спектрального уровня, т. е. уровня энергии, приходящейся на полосу частот шириной 1 Гц.

Изменение интенсивности звукового колебания воспринимается на слух как субъективное изме-

нение громкости. Для ее объективной оценки пользуются уровнем громкости звука, вычисляемым из выражения

где I1000 — интенсивность гармонического колебания частотой 1000 Гц, равногромкого исследуемому звуку, I0=10-12 Вт/м2 — интенсивность нулевого уровня слышимости. Уровень громкости L, в отличие от уровня интенсивности В, измеряют в фонах. На практике уровни громкости определяют по экспериментальным кривым равной громкости для звуков различных частот (рис. 1.2). Штриховкой показаны область слухового восприятия звуков и область, в которой заключены звуки речи. Приведенные кривые свидетельствуют о широких возможностях и исключительном совершенстве уха как индикатора звуковых колебаний. Например, при частоте 1000 Гц человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания интенсивностью от 1 до 10-12 Вт/м2, т. е. динамический диапазон слуха на этой частоте, определяемый по (1.1), составляет Dc = 101g(l/10-12) = 120 дБ.

При организации телефонной связи следует учитывать такие особенности слухового восприятия, как маскировка звука, адаптация и гармонические искажения слуха. Маскировкой звука называется понижение чувствительности уха к слабым звукам при одновременном воздействии звуков большей интенсивности. В результате маскировки звуков повышается порог слышимости сигнала при воздействии мешающего звука или шума по сравнению с порогом слышимости сигнала без помех. Адаптацией называется способность уха изменять свою чувствительность, т. е. приспосабливаться к интенсивности воздействующих звуковых колебаний. Прослушивание звуков значительной (малой) интенсивности приводит к повышению (понижению) порога слышимости. Это явление наиболее заметно при быстром чередовании

звуков большой и малой интенсивности. Если, например, вслед за громким звуком сразу следует слабый звук, то последний не будет восприниматься, поскольку первоначальная чувствительность уха восстанавливается лишь после прекращения воздействия громкого звука через некоторое время (1,5—2 с). Гармоническими искажениями слуха называется возникновение в слуховом аппарате человека колебаний с частотами, отсутствующими в исходном звуке. Чем выше интенсивность звука, тем сильнее сказываются возникающие нелинейные искажения слуха. Это является одной из причин уменьшения разборчивости речи при очень громкой передаче.

1.4. Акустикоэлектрические и электроакустические преобразователи

Общие сведения. В качестве преобразователей в ТА применяют микрофон, включаемый на передающем конце телефонного тракта, и телефон или громкоговоритель — на приемном конце. Микрофон преобразует звуковую энергию, создаваемую голосом во время разговора, в электрическую энергию речевого сигнала, а телефон или громкоговоритель совершает oобратное преобразование — речевой сигнал преобразуют в звуковые колебания. Акустической нагрузкой телефона является замкнутый объем воздуха, ограниченный слуховым проходом уха. Громкоговорители предназначены для озвучения открытых пространств.

Большинство преобразователей содержит механическую колебательную систему, связанную с электрической цепью. При воздействии звуковых колебаний на колебательную систему изменяется сопротивление, емкость или другой параметр электрической цепи, что приводит к изменению величины тока. Если же преобразуются электрические колебания в звуковые, то изменения тока в цепи вызывают механические колебания подвижной системы, которые в свою очередь возбуждают звуковые колебания.

По принципу работы преобразователи делятся на электродинамические, электромагнитные, пьезоэлектрические, конденсаторные, транзисторные, электретные, угольные и др. В телефонной связи наибольшее распространение получили угольные микрофоны и электромагнитные телефоны. В электродинамических преобразователях используется принцип взаимодействия магнитных полей постоянного магнита и подвижной катушки индуктивности. При использовании таких преобразователей в качестве микрофона звуковые колебания воздействуют на подвижную катушку, она колеблется в постоянном магнитном поле и в катушке индуцируется ЭДС. Основным недостатком таких преобразователей является необходимость последующего усиления, поскольку индуцированная ЭДС имеет недостаточную величину. Еще больший коэффициент усиления необходим для конденсаторных мик-

рофонов, в которых происходят изменения емкости преобразователя при изменении интенсивности звуковых колебаний. Существенным недостатком пьезопреобразователей является их механическая непрочность. В электретных преобразователях используются имеющие постоянные поверхностные заряды постоянно поляризованные диэлектрики — электреты. Если электрет поместить между двумя металлическими электродами, включенными в электрическую цепь, и один из электродов использовать в качестве звукоприемника, то в электрической цепи потечет ток, частота которого будет соответствовать частоте возбуждаемых звуковых колебаний. Однако вопрос применения электретных и транзисторных преобразователей в телефонной связи еще недостаточно исследован.

Качество работы преобразователей оценивают чувствительностью. Под чувствительностью микрофона SМ понимают отношение действующего значения ЭДС на его зажимах Eм (в вольтах) к величине звукового давления Р (в паскалях). Чувствительностью телефона SТ называют отношение величины звукового давления Р (в паскалях), развиваемого телефоном в камере искусственного уха, к величине действующего значения переменного напряжения UT, приложенного к его зажимам (в вольтах). Чувствительность микрофона и телефона определяется из выражений SM = EM/PM и ST = PT/UT. Величина чувствительности преобразователей зависит от частоты. Эта зависимость S(f) называется частотной характеристикой чувствительности преобразователя. Эффективность работы преобразователя в рабочем диапазоне частот f1—f2 оценивается величиной его средней чувствительности:

f2

Sср = f 1 f ∫S(f )df . (1.4)

2 − 1 f1

Отклонение чувствительности преобразователя на разных частотах от его среднего значения приводит к частотным искажениям. Степень такого отклонения оценивается неравномерностью частот-

нойхарактеристикичувствительности, определяемойвдецибелах по формуле

∆S = 20 lg(Smax/Smin),

где Smax, Smin — наибольшее и наименьшее значения чувствительности преобразователя в рабочем диапазоне частот f1 и f2.

Амплитудной характе-

ристикой преобразователя называется зависимость сигнала на выходе (при постоянной частоте возбуждения) от сигнала на его входе. Линейный участок этой характеристики обычно ограничен величинами минимального и максимального значения сигналов на входе преобразователя. Подставляя значения звукового давления или подводимого напряжения (1.1), определяют динамический диапазон преобра-

зователя.

Преобразователи также характеризуются электроакустическим коэффициентом, под которым понимают отношение мощности сигнала на выходе к мощности на его входе.

Угольный микрофон. Действие угольного микрофона основано на свойстве угольного порошка изменять свое сопротивление при изменении воздействующего на порошок давления. Под действием звуковых волн мембрана 4 (рис. 1.3 а, б) с закрепленным на ней подвижным электродом 3 приходит в колебательное движение и изменяет плотность угольного порошка 2. При уплотнении порошка сопротивление между подвижным 3 и неподвижным 1 электродами уменьшается, а при разрыхлении — увеличивается. Изменение сопротивления угольного порошка приводит к появлению пульсирующего тока. Постоянная составляющая этого тока I0 является током питания микрофона в состоянии покоя, а его переменная составляющая представляет собой разговорный ток. Если на угольный микрофон сопротивлением Rм воздействовать, например, синусоидальным звуковым колебанием Р(ω) с частотой ω, то мгновенное значение тока i в цепи сопротивления RH (см. рис. 1.3 б) можно определить из уравнения, которое после разложения в ряд (используется бином Ньютона) приводится к виду

где ∆R – амплитуда переменной составляющей сопротивления микрофона; R=RH+RM; I0=U/R; m= ∆R/R. Колебания тока с частотой со определяются выражением I0msinωt. Кроме основных колебаний, как следует из анализа последующих слагаемых уравнения (1.5), возбуждаются еще колебания тока с частотами 2ω, 3ω, ... и монотонно убывающими амплитудами 0,5m2I0, 0,25m3I0,... , обусловливающими гармонические искажения угольного микрофона. Однако при небольшой интенсивности воздействующих на микрофон звуковых колебаний коэффициент модуляции т обычно не превышает 0,2 (т ≥ 0,2) и паразитные колебания не воспринимаются на слух, так как амплитуды колебаний с частотами 2ω, 3ω, ... располагаются значительно ниже порога слышимости. Поэтому для не очень громкой передачи мгновенное значение тока можно определить из уравнения

В последнем выражении числитель имеет размерность напряжений: первое слагаемое — напряжение батареи, а второе слагаемое представляет собой ЭДС микрофона ем, которую генерирует микрофон при его возбуждении. Эта ЭДС пропорциональна току питания I0 и амплитуде переменной составляющей сопротивления ∆R микрофона. Величина ∆R зависит от величины сопротивления микрофона RM: у высокоомных микрофонов она больше, у низкоомных— меньше.

Мощность, отдаваемую микрофоном как генератором согласованной нагрузке (RH=RM), определим по формуле

где Eэфф=ЕМ/ 2 , W0= I02RM — мощность, потребляемая микрофоном от батареи. Учитывая, что величина W0 определяется нормированным значением тока питания микрофона I0 и что превышение ее

ведет к значительному увеличению собственных шумов микрофона, а повышение коэффициента модуляции свыше 0,2 не желательно, так как это ведет к значительным гармоническим искажениям, электрическая мощность WЭ, отдаваемая угольным микрофоном в согласованную нагрузку, ограничена и составляет примерно 1 мВт. Поскольку средняя мощность звуковых колебаний, воздействующих на мембрану микрофона при разговоре, составляет W3B≈1 мкВт, то нетрудно убе-

диться, что угольный микрофон является усилителем мощности и его электроакустический коэффициент составляет ηэа=WЭ/W3B =1000.

Частотная характеристика чувствительности микрофона имеет неравномерный характер. Повышение чувствительности в области верхних частот разговорного спектра обусловлено резонансными явлениями, возникающими при совпадении частоты звуковых колебаний с частотой собственных колебаний мембраны микрофона. Неравномерный характер частотной характеристики обусловливает амплитудно-частотные искажения, которые воспринимаются на слух как искажения тембра голоса. Для борьбы с этими искажениями используют резонансные свойства акустических объемов. Изменяя размеры и формы воздушных объемов, заключенных между корпусом микрофона и его частями, а также вводя новые резонансные объемы с помощью акустических перегородок, повышают чувствительность микрофона в области частот разговорного спектра. На рис. 1.4 приведены частотные характеристики чувствительности современных угольных микрофонных капсюлей МК-10 и МК-16.

Для повышения качества телефонной передачи иногда применяют микрофоны других типов (обычно электромагнитные, реже магнитоэлектрические). Однако средняя чувствительность лучших таких преобразователей не превышает 0,001 В/Па, и при их использовании требуется последующее усиление.