Telefonhybrid
En telefonhybrid är komponenten i ändarna av en abonnentlinje i det publika telefonnätet (PSTN) som konverterar mellan tvåtråds- och fyrtrådsformer av dubbelriktade ljudvägar. När den används i sändningsanläggningar för att möjliggöra sändning av telefonsamtal är telefonhybriden av sändningskvalitet känd som en sändningstelefonhybrid eller telefonbalansenhet .
Behovet av hybrider kommer från karaktären hos analoga vanliga telefontjänster (POTS) hem- eller småföretagstelefonlinjer, där de två ljudriktningarna kombineras på ett enda tvåtrådspar. Inom telefonnätet är omkoppling och överföring nästan alltid fyrtrådskretsar med de två signalerna separerade. Hybrider utför den nödvändiga omvandlingen. I äldre analoga nät krävdes konvertering till fyrtråd för att repeaterförstärkare skulle kunna sättas in i långdistanslänkar. I dagens digitala system måste varje talriktning bearbetas och transporteras oberoende.
Linjekorten i en telefoncentral som är ansluten till analoga linjer inkluderar hybrider som anpassar fyrtrådsnätet till de tvåtrådskretsar som kopplar ihop de flesta abonnenter .
Sökandet efter bättre telefonhybrider och ekodämpare (en relaterad teknologi) var ett viktigt motiv för utvecklingen av DSP ( digital signal processing ) algoritmer och hårdvara på Bell Labs, NEC , och andra platser.
Teknologi
Den grundläggande principen är impedansmatchning . Den inkommande signalen tillförs både telefonlinjen och ett "balanseringsnätverk" som är utformat för att ha samma impedans som linjen. Den utgående signalen härleds genom att subtrahera de två, och på så sätt avbryta den inkommande signalen från den utgående signalen. Tidiga hybrider gjordes med transformatorer konfigurerade som hybridspolar som hade en extra lindning som kunde kopplas ur fas. Namnet hybrid kommer från dessa speciella blandlindade transformatorer.
En effektiv hybrid skulle ha hög transhybridförlust, vilket innebär att relativt lite av det inkommande ljudet skulle visas på den utgående porten. För mycket läckage kan orsaka ekon när det finns en fördröjning i överföringsvägen, som det är med satellit-, mobiltelefon- och VoIP-länkar. Detta är ett resultat av att en talares röst går över till den avlägsna hybriden och återvänder till sin egen mottagare med otillräcklig dämpning. ITU-T- rekommendation G.131 beskriver förhållandet mellan ekofördröjning vs. amplitud och lyssnarstörning. Vid 100 ms krävs 45 dB returförlust för att mindre än 1 % av testpersonerna ska uttrycka missnöje.
God annullering beror på att balanseringsnätverket har en frekvens-mot-impedanskaraktäristik som exakt matchar linjen. Eftersom telefonlinjeimpedanser varierar beroende på många faktorer och förhållandet inte alltid är jämnt, kan analoga hybrider endast uppnå några få dB garanterad isolering. Av denna anledning använder moderna hybrider digital signalbehandling för att implementera ett adaptivt minsta medelkvadratfilter som automatiskt känner av linjens impedans över röstfrekvensområdet och anpassar sig till det. Dessa kan nå mer än 30 dB transhybridförlust, mätt med vitt brus som sändningssignal.
DSP-hybrider kallas också "linjeeko -dämpare " (LEC). (Uttrycket "ekosläckare" i detta sammanhang är missvisande eftersom det inte förekommer någon avstängning av ekot i sig utan snarare av läckage från det analoga linjegränssnittet med mycket kort tidsfördröjning mer exakt karakteriserad som fasförskjutning. Emellertid kommer varje icke annullerat hybridläckage att orsaka eko när den tillhörande överföringsvägen har fördröjning, så effekten på systemet är minskning av ekot.)
Hybrider och utsläckare kombineras ibland med ekodämpare . Dessa arbetar utifrån antagandet att vanligtvis bara en av de två parterna i ett samtal talar vid en given tidpunkt. Dämparen kopplar om en förlust till den inaktiva talvägen, vilket på så sätt förstärker hybridens ekodämpande effekt på bekostnad av samtidig tvåvägskonversation.
hybrider natur kräver är fyrtrådiga, VoIP- system när de gränssnitt till tvåtrådslinjer. En VoIP-till-Telco-gateway som används för att koppla en VoIP PBX (privat filialväxel) till analoga linjer skulle innehålla hybrider för att utföra den erforderliga konverteringen. End-end VoIP behöver inga hybrider om inte anpassning till en tvåtrådslinje krävs.
Sänd telefonhybrider
I sändningsstudioanläggningar har namnet för den funktionella delen kommit att hänvisa till helheten , och en telefonhybrid är enheten som paketerar alla funktioner som behövs för att ansluta telefonlinjer till studioljudsystem, vilket ger ett elektriskt och fysiskt gränssnitt mellan telefonlinjerna och studioutrustning. Dessa enheter inkluderar ofta bearbetning utöver hybridfunktionen, såsom dynamikkontroll , filtrering och utjämning (EQ). Vissa har dynamisk EQ som justerar parametrar automatiskt för att bibehålla spektral konsistens från vitt varierande källljud. Vissa har akustisk ekodämpning för att möjliggöra inställningar med akustiska vägar mellan högtalare som bär telefonljud och mikrofoner som matar telefonlinjerna.
I studioapplikationer behöver en hybrid särskilt bra isolering av skicka-till-ta emot. När för mycket av värdljudet visas vid hybridens utgång kommer det att finnas ett antal defekter. Förvrängning av värdens röst kan bero på att telefonlinjen ändrar fasen för sändningsljudet innan det återvänder, med varierande skift vid olika frekvenser. Original- och läckljud blandas på konsolen och kombineras i och ur fas vid de olika frekvenserna. När detta inträffar låter värden antingen ihålig eller tinny eftersom fasavbrottet påverkar vissa frekvenser mer än andra. Ljudåterkoppling kan bli resultatet av den akustiska kopplingen som skapas när uppringare måste höras i en högtalare. När linjer är konferensade och förstärkningen runt slingan av flera hybrider är större än enhet, kommer feedback "sjungande" att vara hörbar. Om läckaget är mycket högt kommer operatörerna inte att kunna kontrollera de relativa nivåerna för värdljudet och den som ringer, eftersom konsoltelefonens fader kommer att påverka båda signalerna.
Den digitala signalbehandlingstekniken som används i moderna hybrider hanterar isoleringskravet och implementerar tilläggsfunktioner. ISDN- och VoIP- telco-anslutningar har teoretiskt sett inget behov av hybrider. Samtal som har ISDN eller VoIP i ena änden avslutas dock vanligtvis till en analog linje i den andra, så det finns en betydande ekokälla från både telekomhybriden på linjekortet och själva telefonen. Akustisk koppling, när mikrofonen tar upp ljudet från hörluren, är en annan potentiell källa till eko. Elektrisk pickup mellan analoga kretsar (överhörning) är ytterligare en annan. Även låga ekonivåer kan höras när det är en lång fördröjning, vilket vanligtvis är fallet med VoIP.
Telefonhybrider avsedda för studioapplikationer är vanligtvis rackmonterade enheter som har RJ-liknande kontakter för telefonlinjen och antingen balanserade analoga eller AES3 -ljudingångar/-utgångar på XLR-kontakter för studioutrustningsanslutningen. En, två eller flera hybrider kan vara förpackade i en enhet. Det finns varianter som passar antingen POTS-, ISDN- eller VoIP-telefonlinjer. Utöver ljudfunktionerna kan hybrider inkludera extra funktioner som autosvar/frånkoppling, DTMF- detektering/generering och nummerpresentation .
Observera att telefonhybrider måste matas från mixerpulpet med mix-minus för att undvika återkoppling.
Vissa billiga adaptrar ansluter mellan en telefon och dess lur, med en knapp för att aktivera antingen luren eller adaptern. Dessa är enkla passiva enheter som skickar ljudet från telefonen utan bearbetning.
I andra änden av spektrumet finns system som kan hantera flera linjer och ansluta till en dator så att en producent kan följa vem som är på vilken linje, kommunicera med värden och hantera ordningen för att ta emot samtal.
Telefonhybrider används också för att koppla produktionsintercomsystem till PSTN.
Relaterad utrustning
POTS-codecs , ISDN-codecs och IP-codecs används för fjärrsändningar när det är möjligt att ha specialutrustning i båda ändar av anslutningen. POTS-kodekar fungerar med analoga linjer, ISDN-kodekar med ISDN-linjer och IP-kodekar med vilken länk som helst som kan tillhandahålla IP-anslutning. Dessa använder ljuddatakomprimering och dekompression i varje ände. Ljudbandbredder upp till 20 kHz kan uppnås på detta sätt. Komprimering sker ofta via MPEG MP3 eller AAC .
Autopatcher är telefonhybrider som används av amatörradiooperatörer för att koppla sin radioutrustning till telefonlinjer.