Dalla teoria dei circuiti elettrici, sappiamo che per provocare una passaggio di corrente è indispensabile una differenza di potenziale attuata da un generatore, da un’impedenza di carico che subisce l’attraversamento della corrente e da due fili conduttori che collegano il bipolo carico con il bipolo generatore.
Per una comunicazione fonica il generatore è il microfono, che converte l’onda meccanica sonora in una tensione elettrica ( causa) ed il carico è l’auricolare che converte la corrente elettrica(effetto) in onda meccanica.
In questo caso con solo due fili possiamo realizzare un collegamento direzionale. Cioè uno parla e l’altro ascolta. I fili sono sempre due sia per linee sbilanciate che bilanciate. In figura è rappresentato un esempio di collegamento sbilanciato,cioè riferito a un potenziale comune.
Se vogliamo realizzare un collegamento bidirezionale “full duplex”, parlare ed ascoltare contemporaneamente, dobbiamo raddoppiare lo schema.
Il minimo di fili, per impedire di sentire nel’orecchio la nostra voce che oltre che essere fastidioso, disturberebbe l’ascolto del corrispondente, sono quattro. ( linea bilanciata)
Due fili per la trasmissione e due per la ricezione.
Sbilanciando la linea, i fili diventano tre collegando in comune il riferimento. Vedi gli schemi della seguente figura:
Il telefono funziona con solo due fili twistati in configurazione bilanciata1, classico full duplex, grazie ad un poco noto ma, importantissimo componente, inventato a fine ottocento, la cosiddetta “Forchetta telefonica “. E’ questo semplice dispositivo che fa ottenere quello che lei chiama la “separazione frequenziale”
E’ un oggetto elettrico a tre porte e si comporta come un circolatore di segnali poichè all’interno della forchetta essi possono circolare in senso orario o antiorario.
Tra le porte 1 e 2 come tra la porte 3 e 1, l’attenuazione è minima mentre tra la porta 2 e 3 l’attenuazione è massima cioè il microfono e l’auricolare sono fortemente disaccoppiati.
Il principio di funzionamento di queste “forchette “, si basa su strutture tipo ponte di Wheatstone. E’ sufficiente cercare in internet per reperire schemi della “forchetta”.
Note
1) I fili del telefono,sono assiemati ad altri centinaia di fili dove transitano casualmente altri parlatori. Il sistema più efficace per ridurre fenomeni di diafonia (sentire segnali non voluti) è diminuire l’area di accoppiamento magnetico tra i fili.
La riduzione dell’area si ottiene per le :
- Linee bilanciate o differenziali,attorcigliando i conduttori del circuito (cavo twisted pair,doppino telefonico). Usato in applicazioni dalla componente continua fino a frequenze di 125 Mhz (reti ethernet lunghezza massima 100 metri).
- Linee sbilanciate,tramite cavo coassiale,dove la calza funge da schermo metallico. Usato dalla decine di KHz a diversi GHz, secondo il tipo di cavo.
E’ opinione diffusa che i cavi coassiali, progettati per radiofrequenze, non siano usati per le bassissime frequenze audio principalmente perchè il rapporto costo/vantaggi sarebbe troppo alevato.
La realtà è che una ipotetica costosissima distribuizione di rete telefonica realizzata in cavetto coassiale non funzionerebbe nulla. Il cavo coassiale oltre ad avere il classico comportamento della risposta ampiezza frequenza del tipo passa-basso, ha pure un comportamento passa-alto.
Alle frequenze molto basse la corrente di ritorno dal carico tende a passare attraverso la massa, vanificando la presenza della calza di schermo.
Il polo della funzione passa-alto è posizionato nel punto omega= R/L ,dove R e L sono rispettivamente la resistenza e l’induttanza equivalente della calza.
Se si vuole che un cavo coassiale sia efficace nella riduzione sia dell’emissione che della ricezione del rumore per accoppiamento magnetico la frequenza di impiego deve essere maggiore almeno di cinque volte il valore della frequenza di taglio del cavo utilizzato.
Esempio, il cavo RG58 ha una frequenza di taglio passa-alto di 2KHz. Per ottenere i vantaggi di schermatura deve essere usato a frequenze >= di 10 Khz.
La linea a due fili twistati bilanciati è un sistema di trasmissione differenziale, non solo economico ma, molto efficace poichè non è sensibile alla tensione di modo comune, definita come media della tensione dei due fili che trasportano il segnale rispetto ad una massa esterna dalla rete.