两个电话用户要互通电话，这两个用户之间就必须有电话线相连。通电话的人多了，不但要增加电话机，更主要的是要同时增加线路。而增加线路，特别是长途线路，不是一件容易的事，它要花费巨额的资金、人力和时间。架设一对线路只能通一路电话：也远远不能满足话务量日益增多的需要。能不能提高通信线路的利用率，使一对线路能顶成千上万对线路用呢？载波电话机（简称载波机）的出现使这个设想变成了现实。
载波机是怎样在一对线路上使成千上万对用户同时通话的呢？道理并不复杂。收音机大家都很熟悉，它有中波、短波等之分。全国有很多电台同时播音，但是当你把收音机的旋钮调到短波，它收到的只是短波台的节目，绝不会出现中波台的播音。这是什么原因呢？回答很简单：因各个波段的频率不同，所以收到的节目不一样。载波机就是利用这个原理，把同一对线路上很多人讲话的频率分开。比如，若有三个用户需要在同一对线路上跟对方通电话，载波机就将他们的话音作些调整：可将第一个用户发出的话音频率不变，直接送往对方；而将第二个用户发出的话音频率，通过“变频器”提高一些，它就和第一个用户区别开来了：第三个用户发出的话音频率比第二个再提高一些，它就和第二个用户又区别开来了，这样各路电话信号的频率就可以完全错开。由于频率不同，各路电话信号虽然在同一线路上是混杂在一起，但在线路两头是可以把它们分开的。这个“分家”的任务由一种名叫“滤波器”的部件来完成：滤波器好像是一扇自动开闭的“活门”，它对某一路电话开放，对别路电话一概关闭，迫使各路电话的信号各自寻门而过。这些信号到了对方的载波机后运用相反的程序，将其还原成原来的频率，并分送到各个用户，达到通话的目的。
可见，载波机是利用频率分割的方法，在一条线路上同时传辅多路电话信号的设备。通常由载波电话终端机和增音机等组成。
载波电话终端机，是载波电话通信的主要设备，通常由音频终端、变频、载频供给和电源等设备组成。其主要工作原理是：在发送端，各用户的音频电话信号（通常为300～3400Hz）经一次或多次变频后，被搬移到线路传输频谱的各个不同位置，经过放大、滤波，再通过线路和增音设备传输到接收端；在接收端，由各相应的滤波器，选出所需要的信号，经过一次或多次反变频，把这些不同频率的信号搬回到原来的话音频带，放大后送至各相应的用户。
载波电话增音机，是补偿线路传输衰减和特性变化的设备。为了延长通信距离，实现远距离载波通信，需在线路上设置若干增音机。在传辅线路相同的情况下，通路越多，频率越高，则增音段越短。如架空明线3路载波电话系统的每个增音段长度为260千米，12路的每个增音段长度为120千米；小同轴电缆300路系统每个无人增音段的长度为81千米；1800路的无人增音段的长度为62千米；3600路的无人增音段的长度为2千米。
载波电话增音机分为有人和无人增音机两种。无人增音机通常由安装在地下管道中或直接埋设于地下，要求工作稳定可靠，结构简单；其所需电源由有人值守增音机或终端机远距离供给，简称远供。有人增音机则是有人值守的增音机，通常是在线路上每隔若干无人增音机设置一部，以便控制和监测辖区内的无人增音机。在大容量载波电话系统中，装置在终端站内的增音机，称为终端增音机，其性能和组成与有人增音机基本相同。
用于载波电话通信的线缆，有架空明线对称电缆和同轴电缆等。不同线路传辅载波电话的容量不同，其中同轴电缆的容量较高，可达1万路以上。载波电话通信设备除用于传辅多路电话信号外，还可传送载波电报、传真、电视、广播和数据等信号。这些信号频带的宽度、有的只占一个或不到一个电话通路，有的要占用多个甚至数千个电话通路。
