[科普中国]-矿用载波通信

利用煤矿井口上、下电话线、电机车架线和动力线为载波信道的通信。载波通信系统主要由载波机和载波信道组成。1

工作原理利用复用信道传输多路信号。复用信 道一般有频分复用和时分复用两种。矿用载波通信一 般采用频分复用，根据多路信号频率不同的特点，在信 道上以互不重复的工作频率加以间隔，实现各路信号 各不相扰地同时传输，并在载波通信的终端设备上设 置滤波器，利用其频率特性将多路信号有选择地加以 分割。

载波机按调制方式可划分为调频 (相)制和调幅 制。按通话方式又可划分为双工制和单工制。调频制是 角度调制的一种，它是已调波的瞬时频率随调制电压 而变化的调制方式。调幅制是已调波的瞬时幅值随调 制电压而变化的调制方式。单工制是双方虽然能进行 双向通信，但各自不能同时进行发送和接收，而只能交 替地进行发送和接收的一种通信方式。双工制是双方 各自可以同时进行发送和接收的一种双向通信方式。2

组成载波机包括发送部分和接收部分。以矿用 双工载波电话框图(见上图)为例，主要环节有载频振 荡器、调制器和解调器、音频放大器和载频放大器、滤 波器等，有的还设有限幅器、电平自动调节器、静噪电 路等。发送部分是将每一路的话音电流对载波进行调 制，使之搬移到一定的较高的频带上，经滤波、放大， 然后通过结合滤波器，将信号送到线路上。接收部分是 把线路滤波器接收的各路载波信号电流放大后，在分 隔滤波器上各自分开，经滤波、解调变为话音信号。

分类按载波信道可分为：机车架线载波通信、动力线载波通信、电话线载波通信。

架线电机车载波通信 利用煤矿井下电机车架空 电线和铁轨直接传输载波信号的通信，主要用于机车 调度通信和机车之间的通信。

由于架线载波传输性能不稳定，杂音大，影响了通 信质量和有效通信距离。其主要原因是：①架线、钢轨 间的传输阻抗变化大，受许多跨接负载的影响，这些负 载包括机车电动机、车灯，直流逆变器、整流设备、载 波收发信机等，导致传输阻抗急剧下降，产生很大的插 入损耗，使大量有用信号被旁路。②钢轨端头连接点接 触不良，造成传输阻抗和传输衰耗增大。③硅整流电 源、电机车晶闸管脉冲调速装置、逆变车灯的使用以及 机车行驶中车弓与架线之间接触 不良等原因造成很大的干扰，使 杂音增大，通话质量变坏。针对以 上情况，改善通话质量的途径有 如下几方面：①在架线整流电源 处加阻波器。②降低和滤除整流 设备、逆变器等干扰源的谐波电 压。③在架线端头加匹配电阻器， 在分支处加信号分配器。④加强 钢轨和架线的安装和维护。⑤采 用专用线传输法，沿巷道重新架 设一条与架线平行的专用辅助导 线，与钢轨及巷壁构成了低损耗的载波信号通路。

架线载波通信系统由调度总机和车载台等组成。 车载台安装在机车上，调度总机通常设在井下调度室 内，当调度总机需与车载台通话时，只需按下相应的呼 叫按钮，发出相应的呼叫频率，接在架线上的所有车载 台均可接收到载波信号，并在扬声器中发出呼叫声，被 呼叫的机车司机取下话筒，便可与调度总机讲话。如果 机车司机需要呼叫调度总机，其过程与前面相同。当载 波电话为单频单工时，调度总机和车载台、车载台与车 载台之间均可相互通话;如果为双频双工通话时，总机 和车载台之间为双工通话，车载台与车载台之间不能 通话。

动力线载波通信 借助于动力电缆进行载波传输 话音的通信。井下环境条件恶劣，有些地方敷设和维护 线路困难，特别是在工作面，机械设备需要经常移动， 线路容易受损，利用机械强度高的动力电缆传输高频 电流信号，既不需要通信线路的建设投资，也不用对线 路进行单独的维护，因此，它适用于环境条件恶劣、敷 设和维护线路十分困难的场所，特别是煤矿井下采掘、 运输等生产环节中采用此种通信方式较适宜。但由于 低压动力电网的传输性能不稳定，干扰及衰耗大，只能 作近距离的通话。要在动力电缆上传输高频电流，还要 解决电话和动力电缆的连接问题，这种连接环节称结 合滤波器，它一般与载波电话一体。它的作用：一是完 成载波电话与外馈线之间的安全隔离，以确保人身安 全、设备安全;二是完成载波信号与动力线载波传输通 道之间的传输偶合。

电话线载波通信 是借助于电话线进行载波传输 的通信。其原理与动力线载波电话类同。由于增加电话 芯线的办法来实现多路通话比用载波电话方式简单易 行，故很少在煤矿应用。

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杨刚 - 教授 - 西南大学