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电话

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来自瑞典的1896年电话
来自瑞典的1896年电话
使用按钮的现代电话
使用按钮的现代电话
一款烛台电话
一款烛台电话

电话和制汉语電話,旧译:德律风,英语:telephone义大利语telefono,德语:Telefon)出自希腊语τῆλεtēle,意为“远”)和φωνήphōnē,意为“声音”),指一种可以传送与接收声音远程通信装置。早在十八世纪欧洲已有“电话”一词,用来指用线串成的话筒(以线串起杯子)。电话的专利拥有权属于亚历山大·格拉汉姆·贝尔,早期电话机的原理为:说话声音为空气里的复合振动,可传输到固体上,透过电脉冲于导电金属上传递,内含电磁铁。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,并在纽约的意大利语报纸上发表关于这项发明的介绍,但是因为穆齐家中是贫困,1874年未能延长专利期限[1]。1860年菲利普-雷斯英语Johann Philipp Reis也发明一种基本的电话。贝尔于1876年3月申请电话的专利权。[2]

电话的基本元件包括将声音转换为信号的麦克风(发射器)及可以将信号还原为声音的耳机(接收器)。此外,大部份的电话都有铃或蜂鸣器,可以发出声音,提醒有人打电话来,也有拨号盘,若要打电话给其他人时可以输入电话号码。在1970年代以前的电话是用旋转式的拨号转盘英语rotary dial拨号,但AT&T在1963年发表双音多频的按钮式拨号盘,后来拨号转盘也都被按钮所取代。[3]。电话的麦克风和耳机大部份会整合成电话听筒英语handset,在打电话时有手拿著,麦克风和耳机分别放在口及耳朵的旁边。发射器可以将音波转换为信号,借由电话线路传送到受话端,受话端将信号转换为耳机(或是喇叭)中的声音。

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网络电话类比式行动电话系统数字移动电话等。

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)。

电话最早只是设计作为简单的语音通讯使用,但许多现代的电话(特别是移动电话)增加许多额外的功能。例如答录机、传送接收文字讯息拍摄及显示照片或影片、播放音乐及上网,现在移动电话的趋势是整合移动电话通讯及大部份相关的运算功能,称为智能手机

基本原理

固网电话的示意图
固网电话的示意图

传统的固网电信电话系统,也称为“普通老式电话服务”(POTS)会将控制线及音频线放在同様的绝缘双绞线(图中的C,下同)上,也就是电话线。信号设备(参考左图)包括钟、蜂鸣器、灯光或其他设备(A7)提醒使用者有来电,数字按钮或是电话拨号转盘英语rotary dial(A4)可以输入要打的电话号码。固网电话服务中最大的开销就是在电话线路,因此电话会将双方的通话都由同一对绞线来传送。绞线减少电磁干扰串扰的效果比单一线或是一对没有绞的线要好。麦克风接收到的声音会转换为电波送出,此信号会比对方说话传送过来的信号要强,但在侧音中一方讲话的讯号不会盖过对方说话传来的讯号,因为混合线圈英语hybrid coil(A3)会将送到听筒的声音减掉麦克风的声音。接线盒(B)抑制雷击及进行阻抗匹配根据电话线的长度,使信息最大。电话也会针对室内线路长度作对应的调整(A8)。电话线上的电压相对地是负的,以减少伽凡尼腐蚀英语galvanic corrosion。负电压会吸引正的金属离子到电线上。

运作细节

1900年代早期的电话。
1900年代早期的电话。
1940年代的拨号电话。
1940年代的拨号电话。
2000年代内含微电脑晶片的网路影像电话。
2000年代内含微电脑晶片的网路影像电话。
纪念邮票上的19世纪人工接线式电话
纪念邮票上的19世纪人工接线式电话
内含转接总机的电话,常见于企业办公室。
内含转接总机的电话,常见于企业办公室。

固网电话会包括一个切换开关(A4)及一个警示装置,多半是蜂鸣器(A7),当电话挂上(on hook)时,开关开路,警示装置会连接到电话线,其他装置是在电话未挂上(off hook)时连接到电话线,包括传送器(麦克风,A2)、接收器(喇叭,A1),以及其他拨号、滤波(A3)及放大用的装置。

发话方想要打电话时,会将电话听筒拿起,会借由一个杠杆使切换开关导通(A4),因此传送器(麦克风)、接收器(喇叭)及其他音频相关元件会有电。电话未挂上的电路阻抗较低(小于300欧姆),因此会产生直流电流,送到交换机。交换机侦测到电流,将电话线连接一数位接收电路,并且送出拨号音通知发话方已可以拨号。若是使用现代的按钮式电话英语Push-button telephone,发话方在按键上按受话方电话号码,透过电路产生给交换机接收的双音多频信号双音多频。若是转盘式电话英语Rotary dial利用脉冲拨号英语pulse dialing方式以脉冲表示电话号码,因此交换机可以收到电话号码(到2010年止许多交换机仍可以处理脉冲拨号)。若受话方的电话没有忙线,交换机送出间歇式的电话铃讯号给受话方(北美及英国是交流75V,德国则是交流60V),提醒受流方有电话打来了。若受话方的电话忙线,交换机送出忙音给发话方,但若受话方有安装插拨英语call waiting机能,交换机会送出间歇式的告知音,告知有来电。

电话的蜂鸣器(A7)透过一个电容器连接到电话线,因此直流讯号无法通过,只有交流的振铃讯号才能通过。当电话挂上时不消耗电流(在不考虑电话上的灯或其附加装置的情形下),但电话线上会持续的有直流电压。交换机电路(D2)会送交流信号启动蜂鸣器,告知有来电。在没有自动交换机的时代,电话会有手摇的电话磁石英语telephone magneto产生振铃电压给交换机或线上的其他电话。当固网电话挂上(on hook)时,电话交换机的线路侦测到上面没有直流电流,因此知知道此电话未使用。当发话方开始打电话时,交换机送出振铃讯号,当受话方拿起听筒时,会触发一个双重的切换开关,切断警示装置,并且导通电话中的音频装置,因此会从电话线上抽取电流。确认此电话在使用中。交换机线路会将振铃讯号切掉,两台电话都是可使用的,借由电话线路连线。只要双方的切换开关都导通(off hook),双方就可以通话。若任何一方结束通话,将电话听筒放回电话上,线上直流电流中断,告知交换机这通电话已结束了。

若通话双方不是连接同一个交换机,信号会透过交换机之间的中继链接来连接,现在的电信网路中,这部份的连接会用光纤通讯数字多路系统英语Digital Multiplex System进行,相关远距离的通讯可以透过卫星通讯进行。

大部份的固网电话,其麦克风及喇叭都会放在听筒中。麦克风(A2)是由电话线供电,会产生其频率振幅都会依到达隔膜的声音来变化的调变电子讯号。电流会延电话线传送到交换机,再送到另一个电话。当信号通过接收器(A3)的声圈英语voice coil时,变化的电流使接收器的隔膜会产生对应的振动,因此可以复制原来发话端的声音。

除了麦克风及喇叭外,也有其他电路避免麦克风信号及喇叭信号相互干扰,这是借由混合线圈英语hybrid coil(A3)达到的。电话线上进来的信号会通过电阻(A8)及线圈(A3)通到喇叭(A1),因为电阻及线圈的阻抗比麦克风(A2)要低,因此几乎所有的进来的信号都会到喇叭,不会到麦克风。

同时电话线上的直流电压产生了直流电流,会分为电阻-线圈(A8-A3)及麦克风-线圈(A2-A3)两个路径,延著麦克风-线圈路径的直流电流会因声音转换为交流电流,只通过线圈(A3)主绕组的上方路径,主绕组上方路径的圈数比下方的略小,因此部份的电流会回到喇叭,但主要的会透过电话线送出。

架线工的听筒英语lineman's handset是专门为测试电话线路而设计的电话机,也可以直接接到架空电缆或是其他基础设备的元件上。

固定电话系统

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。长途电话则需拨国际冠码国际电信联盟(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

到2009年底为止,固定电话已有12.6亿的用户,行动电话已有46亿的用户,总计几乎60亿的电话用户[4]

各类型电话和通讯器材

电话系统、组织架构与服务

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,114,110,112,119,120,122,电话磁卡,电话银行,

相关条目

参考文献

  1. ^ 凯文·凯利(2010),科技想要什么。
  2. ^ 艺术与建筑索引典—电话 互联网档案馆存档,存档日期2011-11-12..于2010年4月21日查阅
  3. ^ Dodd, Annabel Z., The Essential Guide to Telecommunications. Prentice Hall PTR, 2002, p. 183.
  4. ^ Next-Generation Networks Set to Transform Communications 页面存档备份,存于互联网档案馆, International Telecommunications Union website, 4 September 2007. Retrieved 5 July 2009.

延伸阅读

外部链接

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