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电话

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1896年的電話。

电话洋涇浜英語德律風),其英文名Telephone意大利语Telefono德语Telefon)出自希腊语τῆλεtēle,意為“遠”)和φωνήphōnē,意為“聲音”),指一種可以傳送與接收聲音遠程通信裝置。早在十八世紀欧洲已有「電話」一詞,用來指用線串成的話筒(以線串起杯子)。電話的出現要歸功於亚历山大·格拉汉姆·贝尔,早期電話機的原理為:說話聲音為空氣裡的複合振動,可傳輸到固體上,透過電脈衝於導電金屬上傳遞,內含電磁鐵。美国国会2002年6月15日269号决议确认安东尼奥·穆齐为电话的发明人。穆齐于1860年首次向公众展示他的发明,並在纽约的意大利语报纸上发表关于这项发明的介绍,但是因為穆齐家中貧困,1874年未能延長專利期限[1]。1860年菲利普-雷斯英语Johann Philipp Reis也發明一種基本的電話。貝爾於1876年3月申請電話的專利權。[2]

電話的基本元件包括將聲音轉換為信號的麥克風(發射器)及可以將信號還原為聲音的耳機(接收器)。此外,大部份的電話都有鈴或蜂鳴器,可以發出聲音,提醒有人打電話來,也有撥號盤,若要打電話給其他人時可以輸入電話號碼。在1970年代以前的電話是用旋轉式的撥號轉盤英语rotary dial撥號,但AT&T在1963年發表雙音多頻的按鈕式撥號盤,後來撥號轉盤也都被按鈕所取代。[3]。電話的麥克風和耳機大部份會整合成電話聽筒英语handset,在打電話時有手拿著,麥克風和耳機分別放在口及耳朵的旁邊。發射器可以將音波轉換為信號,藉由電話線路傳送到受話端,受話端將信號轉換為耳機(或是喇叭)中的聲音。

历史上对电话的改进和发明包括:碳粉话筒,人工交换板,拨号盘,自动电话交换机程控电话交换机双音多频拨号,语音数字采样等。近年来的新技术包括,ISDNDSL網絡電話模拟移动电话数字移动电话等。

这一行业通常分为电话设备制造商和电话网络运营商。在历史上,网络运营商通常都拥有全国性的垄断。近年来,随着全球电信市场的开放和整合以及技术的发展,逐渐出现多家运营商在同一市场竞争的局面。例如,贝尔系统,即AT&T的下属公司曾拥有美国电话市场的80%。1984年,由于美国司法部反垄断诉讼,贝尔系统被迫分割成多个独立的地方贝尔公司。

电话的Unicode字符包括:(U+2121)、(U+260E)、(U+260F)、(U+2706)和📞(U+1F4DE)。

電話最早只是設計作為簡單的語音通訊用,但許多現代的電話(特別是移動電話)增加許多額外的功能。例如答錄機英语Answering machine、傳送接收文字訊息英语Text messaging拍攝及顯示照片或影片、播放音樂及上網,現在移動電話的趨勢是整合移動電話通訊及大部份相關的運算功能,稱為智能手机

基本原理[编辑]

固網電話的示意圖

傳統的固網電信電話系統,也稱為「普通老式電話服務」(POTS)會將控制線及音頻線放在同様的絕緣雙絞線(圖中的C,下同)上,也就是電話線。信號設備(參考左圖)包括鐘、蜂鳴器、燈光或其他設備(A7)提醒使用者有來電,數字按鈕或是電話撥號轉盤英语rotary dial(A4)可以輸入要打的電話號碼。固網電話服務中最大的開銷就是在電話線路,因此電話會將雙方的通話都由同一對絞線來傳送。絞線減少電磁干擾串扰的效果比單一線或是一對沒有絞的線要好。麥克風接收到的聲音會轉換為電波送出,此信號會比對方說話傳送過來的信號要強,但在侧音中一方講話的訊號不會蓋過對方說話傳來的訊號,因為混合線圈英语hybrid coil(A3)會將送到聽筒的聲音減掉麥克風的聲音。接線盒(B)抑制雷擊及進行阻抗匹配根據電話線的長度,使信息最大。電話也會針對室內線路長度作對應的調整(A8)。電話線上的電壓相對地是負的,以減少伽凡尼腐蝕英语galvanic corrosion。負電壓會吸引正的金屬離子到電線上。

運作細節[编辑]

1900年代早期的電話。
1940年代的撥號電話。
2000年代內含微電腦晶片的網路影像電話。
紀念郵票上的19世紀人工接線式電話
內含轉接總機的電話,常見於企業辦公室。

固網電話會包括一個切換開關(A4)及一個警示裝置,多半是蜂鳴器(A7),當電話掛上(on hook)時,開關開路,警示裝置會連接到電話線,其他裝置是在電話未掛上(off hook)時連接到電話線,包括傳送器(麥克風,A2)、接收器(喇叭,A1),以及其他撥號、濾波(A3)及放大用的裝置。

發話方想要打電話時,會將電話聽筒拿起,會藉由一個槓桿使切換開關導通(A4),因此傳送器(麥克風)、接收器(喇叭)及其他音頻相關元件會有電。電話未掛上的電路阻抗較低(小於300歐姆),因此會產生直流電流,送到交換機。交換機偵測到電流,將電話線連接一數位接收電路,並且送出撥號音英语Dial tone通知發話方已可以撥號。若是使用現代的按鈕式電話英语Push-button telephone,發話方在按鍵上按受話方電話號碼,透過電路產生給交換機接收的双音多频信號双音多频。若是轉盤式電話英语Rotary dial利用脈衝撥號英语pulse dialing方式以脈衝表示電話號碼,因此交換機可以收到電話號碼(到2010年止許多交換機仍可以處理脈衝撥號)。若受話方的電話沒有忙線,交換機送出間歇式的電話鈴訊號給受話方(北美及英國是交流75V,德國則是交流60V),提醒受流方有電話打來了。若受話方的電話忙線,交換機送出忙線訊號英语busy signal給發話方,但若受話方有安裝插撥英语call waiting機能,交換機會送出間歇式的告知音,告知有來電。

電話的蜂鳴器(A7)透過一個電容器連接到電話線,因此直流訊號無法通過,只有交流的振鈴訊號才能通過。當電話掛上時不消耗電流(在不考慮電話上的燈或其附加裝置的情形下),但電話線上會持續的有直流電壓。交換機電路(D2)會送交流信號啟動蜂鳴器,告知有來電。在沒有自動交換機的時代,電話會有手搖的电话磁石英语telephone magneto產生振鈴電壓給交換機或線上的其他電話。當固網電話掛上(on hook)時,電話交換機的線路偵測到上面沒有直流電流,因此知知道此電話未使用。當發話方開始打電話時,交換機送出振鈴訊號,當受話方拿起聽筒時,會觸發一個雙重的切換開關,切斷警示裝置,並且導通電話中的音頻裝置,因此會從電話線上抽取電流。確認此電話在使用中。交換機線路會將振鈴訊號切掉,兩台電話都是可使用的,藉由電話線路連線。只要雙方的切換開關都導通(off hook),雙方就可以通話。若任何一方結束通話,將電話聽筒放回電話上,線上直流電流中斷,告知交換機這通電話已結束了。

若通話雙方不是連接同一個交換機,信號會透過交換機之間的中繼鏈接來連接,現在的電信網路中,這部份的連接會用光纖通訊数字多路系统英语Digital Multiplex System進行,相關遠距離的通訊可以透過衛星通訊進行。

大部份的固網電話,其麥克風及喇叭都會放在聽筒中。麥克風(A2)是由電話線供電,會產生其頻率振幅都會依到達隔膜的聲音來變化的調變電子訊號。電流會延電話線傳送到交換機,再送到另一個電話。當信號通過接收器(A3)的声圈英语voice coil時,變化的電流使接收器的隔膜會產生對應的振動,因此可以複製原來發話端的聲音。

除了麥克風及喇叭外,也有其他電路避免麥克風信號及喇叭信號相互干擾,這是藉由混合線圈英语hybrid coil(A3)達到的。電話線上進來的信號會通過電阻(A8)及線圈(A3)通到喇叭(A1),因為電阻及線圈的阻抗比麥克風(A2)要低,因此幾乎所有的進來的信號都會到喇叭,不會到麥克風。

同時電話線上的直流電壓產生了直流電流,會分為電阻-線圈(A8-A3)及麥克風-線圈(A2-A3)兩個路徑,延著麥克風-線圈路徑的直流電流會因聲音轉換為交流電流,只通過線圈(A3)主繞組的上方路徑,主繞組上方路徑的圈數比下方的略小,因此部份的電流會回到喇叭,但主要的會透過電話線送出。

架线工的聽筒英语lineman's handset是專門為測試電話線路而設計的電話機,也可以直接接到架空電纜或是其他基礎設備的元件上。

固定电话系统[编辑]

固定电话系统通常称为公用电话交换网。在交换机与用户之间通常以铜线连接。近年来,光纤部分地替代铜线。通话所使用的频率范围为0 - 3.5千赫兹。更高的频率在接入交换局时被滤掉。模拟话音信号进一步被采样量化成为数字信号,以便在数字交换传输网络中传递。

端局是指用户拥有直接连线连接的交换机。用户线是指用户与端局之间的线路。中继线是指连接不同交换机的电路。中继线群是指一组介于同样两个交换机之间的中继线。

自动电话系统通常使用数字组合来代表和寻址不同的用户,这也就是电话号码。电话号码系统通常会区分本地电话、长途电话和国际电话。拨打本地电话通常可以直接拨本地号码。长途电话则需拨國際冠碼国际电信联盟(ITU) 推荐使用“0”],加国内长途区号和本地号码。国际电话则需拨国际长途字冠(ITU推荐使用“00”)、国际长途区号、国内长途区号和本地号码。美国和加拿大使用“1”作为国内长途字冠,“011”为国际长途字冠。 国际长途区号请参见国际长途电话区号表

大型企业或机构通常会使用专用电话交换机(PBX)。专用交换机使用系统内部的号码,通常也同时占用公用电话号码的某一区段。一些大型公司的内部电话网连接不同的城市甚至不同的国家。

多数PSTN网络在用户和端局之间使用模拟信号传输。 综合业务数字网则是使用数字信号来连接用户和端局的系统。

在电话交换机之间,目前通常使用7号信令系统传输信令

使用情形[编辑]

到2009年底為止,固定電話已有12.6億的用戶,行動電話已有46億的用戶,總計幾乎60億的電話用戶[4]

各類型電話和通訊器材[编辑]

电话系统、组织架构与服务[编辑]

电话区号控制电码程控交换机电话交换中心可视电话电话会议(Global Conference Bridge),集团电话IP电话热线电话公用电话市话长途电话卫星电话语音电话海事电话磁卡电话举报电话ADSLISDN网络交换机路由器无线局域网调制解调器短信息传真GPRSCDMACDPD网络电信黄页电话卡200卡201卡电话充值卡神州行114110112119120122电话磁卡电话银行

相關條目[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 凱文·凱利(2010),科技想要什麼。
  2. ^ 藝術與建築索引典—電話.於2010年4月21日查閱
  3. ^ Dodd, Annabel Z., The Essential Guide to Telecommunications. Prentice Hall PTR, 2002, p. 183.
  4. ^ Next-Generation Networks Set to Transform Communications, International Telecommunications Union website, 4 September 2007. Retrieved 5 July 2009.

延伸閱讀[编辑]

外部連結[编辑]