Работа гибридной системы

Гибридная система выполняется на основе трансформатора, имеющего несколько обмоток. В действительности, как это изображено на схеме рис. 2.14, она обычно состоит их двух взаимосвязанных трансформаторов, размещенных в одном физическом корпусе. Точно так же, как и в любой другой трансформаторной схеме, в гибридной системе используется электромагнитное взаимодействие: то есть изменяющийся по времени ток, протекающий в обмотке А, образует изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует ЭДС в обмотке С, намотанной на том же самом магнитном сердечнике.

Если обмотка С подключена к электрической цепи, то под действием изменяющейся магнитной электродвижущей силы (ЭДС самоиндукции) в такой обмотке будет протекать изменяющийся по времени ток. Таким образом, изначальный ток, протекающий во входной (первичной) обмотке трансформатора, воспроизводится в выходной (вторичной) обмотке трансформатора, при этом электрически обе обмотки оказываются не связанными друг с другом.

Отношение входного напряжения к выходному, а также отношение входного тока к выходному зависит от отношения количества витков, содержащихся в первичной обмотке, к количеству витков во вторичной обмотке. Отношение количества витков в обмотках также позволяет согласовывать значения полных комплексных сопротивлений между взаимосвязанными цепями.

Полное комплексное сопротивление вторичной обмотки относительно подключенных цепей определяется соотношением N2*Zp, в котором N представляет отношение количества витков вторичной обмотки к количеству витков в первичной, а величина Zp, — полное комплексное сопротивление первичной обмотки. Согласование полных комплексных сопротивлений является очень важным для цепей с точки зрения снижения активных потерь и потерь на отражение сигнала.

Основой гибридной системы является трансформатор с несколькими обмотками. За счет электромагнитного взаимодействия сигналы трансформируются по различным цепям. В тех цепях, где электромагнитные поля имеют взаимно-обратные направления, сигналы взаимно подавляются. Таким образом осуществляется разделение двух переменных сигналов.

Передаваемый сигнал (см. рис. 2.14), который поступает на выводы 7 и 8, протекая по обмоткам А и В, наводит в обмотках С и D соответствующие ЭДС. Напряжение, возникающее на выводах обмотки D, заставляет по двухпроводной цепи, подключенной к выводам 1 и 2, протекать ток, который является передаваемым сигналом. Этот же самый ток протекает по обмотке F, вызывая появление напряжения на концах обмотки Н.

Совершенно аналогично напряжение, индуцируемое в обмотке С, заставляет протекать ток в схеме согласования и в обмотке Е. Полное комплексное сопротивление ZB схемы согласования согласует линейное комплексное сопротивление ZL. Так как значение полного комплексного сопротивления ZB равняется значению полного сопротивления ZL, количество витков в обмотках C и D будет равным. Также будут равны количества витков в обмотках E и F, одинаковыми будут токи, протекающие в цепях С и F и в цепях D и F. В результате в обмотках G и H будут наводиться одинаковые напряжения, следовательно, они также будут иметь равные количества витков в обмотках.

Обмотки С и Е имеют встречное включение обмоток относительно обмоток D и F. Следовательно, напряжение, индуцированное в обмотке G, будет противоположно по фазе напряжению, индуцированному в обмотке Н, и будет противодействовать напряжению в обмотке Н. Так как они равны и противоположны по фазе, они будут взаимно уничтожать друг друга. Итоговым результатом будет то, что сигнал, поступающий от микрофона на выводы 7 и 8, будет передаваться на выводы 1 и 2, но не будет поступать на выводы 3 и 4, которые связаны с телефоном трубки. (Уровень сигнала на выводах 1 и 2 составляет половину значения сигнала на входных выводах 7 и 8 , так как вторая половина сигнала рассеивается в схеме согласования.)

Совершенно аналогичный эффект появляется, когда сигнал поступает на выводы 1 и 2 из линии связи. Ток, протекающий в обмотках D и F, индуцирует напряжения в обмотках В и Н. Напряжение в обмотке Н заставляет протекать ток по цепи телефон трубки — обмотка G и обмотка Н. Тот же самый ток, который протекает по обмотке Н, также протекает и по обмотке G. Ток, протекающий в обмотке G, индуцирует напряжение в обмотке Е и заставляет ток протекать в схеме согласования. Этот ток также протекает по обмотке С и индуцирует напряжение в обмотке А. Напряжение в обмотке А сдвинуто по фазе ровно на 180° относительно напряжения, индуцированного в обмотке В током, протекающим по обмотке D. Это опять происходит благодаря встречному включению обмоток С и Е. Следовательно, напряжения, которые индуцируются в обмотке А и в обмотке В, будут сдвинуты по фазе на 180° и взаимно уничтожаться. Следовательно, никакая составляющая сигнала, появившегося на выводах 1 и 2 из линии связи, не поступит на выводы 7 и 8, выводы микрофона.