Телефон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Кнопковий телефон 1970-х років.
Шведський телефон 1896-го року.

Телефо́нгрецької: tele — далеко звідси та phone — голос) — це пристрій для передачі звуку на великі відстані за допомогою електричних сигналів.

Історія[ред.ред. код]

Винахід телефону є результатом праці багатьох людей і його авторство не можна приписати одній конкретній особі (як і у випадку з, наприклад, фотографією чи кінематографом).

Панель набору кнопкового телефону

Перший прототип сучасного телефону запатентовано в 1876 році американським винахідником Александром Белом. Трубка Бела служила почергово і для передачі і для прийому звуку. Вона не мала дзвінка, а виклик абонента відбувався через трубку за допомогою свистка. Дальність дії такого приладу не перевищувала 500 метрів. На першість у винаході телефону, окрім Бела, претендувало близько трьох десятків вчених, серед яких були МакДоноут, Едісон, Грей, Долбір, Блейк, Ірвін і Фелькер. Це призвело до виникнення низки судових процесів у США, які лише підтвердили колективність винаходу, визнавши за різними винахідниками першість за окремими пунктами.

B 1877 році винахідник Ваден використав для виклику абоненту телеграфний ключ, який замикав коло дзвінка. Того ж року німецька компанія «Сіменс і Гальске» почала виготовляти телефонні аппарати з двома телефонними трубками — одна для прийому, інша — для передачі мови.

Томас Едісон винайшов вугільний мікрофон, який майже без змін пропрацював до 1980 року.

Історія подальшого розвитку телефону включає винахід електричного мікрофона, який прийшов на заміну вугільному, гучномовний зв'язок, тоновий набір, цифрове стискання звуку, нові телекомунікаційні технології (IP телефонію, ISDN, DSL, стільниковий зв'язок, DECT).

Детальніше див. Історія винаходу телефона

Цей текст базується на Героях Телеграфа (Heroes of the Telegraph) Джона Монро John Munro, Проект Гутенберг [1].

Неелектричні «телефони»[ред.ред. код]

Загалом телефон — це будь-який механізм, що має здатність передавати звук на велику відстань. Найперші телефони були механічними приладами, що базувались на передачі звуку, використовуючи повітря або інші фізичні засоби, на відміну від електричних приладів, що базуються на електромагнітних сигналах.

Згідно з листом у Peking Gazette, у 968, китайський винахідник Кунг-Фу-Вінг винайшов thumtsein, який імовірно передавав мову через труби. Розмови через труби використовуються й сьогодні.

Мотузковий телефон був також відомий століттями, зв'язуючи дві діафрагми з мотузкою або з дротом, які передають звук з одного кінця до іншого вібраціями мотузки, а не через електричний струм.

Електромагнітні передавачі[ред.ред. код]

Антоніо Меуччі[ред.ред. код]

За деякими версіями, телефон винайшов у 1860 році Антоніо Меуччі, який називав його телетрофоном.

З [2]:Незважаючи на публічну заяву тогочасного Державного Секретаря США про те, що «існують необхідні докази, щоб надати пріоритет у винаході телефона Меуччі, а не Беллу» та не зважаючи на той факт, що Сполучені Штати ініціювали звинувачення у шахрайстві проти патента Белла, розгляд справи у суді переносився на наступний рік, знову і знову, аж до самої смерті Меуччі у 1896. Потім справу було закрито..

Перша американська демонстрація винаходу Меуччі відбулася у 1860, про яку існує стаття, видана у Нью-Йоркській італійськомовній газеті. Меуччі винайшов поєднаний електромагнітний передавач та одержувач, де рух діафрагми модулював сигнал у котушці, переміщуючи електромагніт. Прилад передавав звук з високою точністю, але з дуже слабким сигналом. На жаль, серйозні опіки, погане знання англійської мови та невеликі здатності до бізнесу призвели до того, що Меуччі не зміг розвинути свої винаходи у комерційну сферу в США. Меуччі демонстрував деякі свої інструменти у 1849 році у Гавана (Куба) але свідки не змогли чітко сказати, чи то був електричний телефон або просто варіант телефону, що використовує вібрацію дротів для передачі звуків.

Меуччі було визнано першим винахідником телефону Конгресом США, 269 резолюцією, що датована 11 Червнем 2002.

Шарль Бурсей[ред.ред. код]

У 1854 році у журналі «L'Illustration de Paris» Шарль Бурсей (Charles Bourseul), французький телеграфіст, опублікував план передачі звуків та навіть мови електрикою. Припустимо, пояснював він, що людина говорить поблизу чутливого диска, який не втратить жодного коливання голоса; цей диск почергово встановлює та роз'єднує струм з батареї: також на деякій відстані може розташовуватись інший диск, який буде одночасно виконувати такі ж вібрації… Певно, у близькому чи далекому майбутньому, мова буде передаватись електрикою. Я робив експерименти у цьому напрямі; вони делікатні та вимагають часу та терплячості, але ця справа обіцяє дати сприятливий результат.

Йоганн Філіп Райс[ред.ред. код]

У 1860 році Йоганн Філіп Райс (Johann Philipp Reis) виготовив прилад, який міг передавати музичні тони, і навіть слово чи два пошепки. Передавач Райса був передавачем типу натисни-відпусти. Тобто, голка прикладена до діафрагми натискалась, та відпускалась, коли звук проходив через діафрагму. Це натисни-відпусти сигналювання дозволяло передавати тони, та деякі голосні, проте через те, що воно не ішло за аналоговою формою звукової хвилі (контакт був винятково цифровим, тільки два значення) воно, сигналювання, не могло передати приголосні або складні звуки. Передавач був дуже складним у використанні тому, що позиція голки та контакту відносно оператора були критичними. Це можливо назвати «телефоном», оскільки прилад дозволяв передавати звуки на відстані, але це не телефон у сучасному розумінні, через те, що він не міг передавати точну копію звуків. Винахід Райса відоміший як «музичний телефон».

Кромвел Варлі[ред.ред. код]

Десь у 1870 році пан Кромвел Флітвуд Варлі (Cromwell Fleetwood Varley), відомий англійський електрик, запатентував декілька варіантів аудіотелеграфа, що базувався на ідеях Райса. Він ніколи не виготовляв та не планував пристрій, який би міг передавати мову, тільки чисті звуки.

Пол ла Кур[ред.ред. код]

Приблизно у 1874 році Пол ла Кур (Poul la Cour), датський винахідник, експериментував з аудіо телеграфами на телеграфній лінії між Копенгагеном та Фредерікією у Ютландія. Вібруючий камертон переривав струм, який, після проходження лінією, проходив крізь електромагніт, та притягував кінці камертона, змушуючи той грати ту ж ноту, що й перший камертон. І знову, винахід ла Кур не міг передавати мову, тільки чисті тони.

Еліша Ґрей[ред.ред. код]

П. Еліша Ґрей (Elisha Gray), з Чикаго також винайшов тоновий телеграф схожий на той, що винайшов пан ла Кур. У цьому приладі вибруючий сталевий дріт перериває струм, який на іншому кінці проходить через електромагнит та змушує вібрувати сталевий дріт, розташований у полюсів електромагніта. 'Гармонійний телеграф' Ґрея з вібруючими дротами використовувався телеграфною компанією Вестерн Юніон Телеґраф (Western Union Telegraph Company). Через те, що що більше ніж один набір вібрацій, а значить і більше ніж одна нота може бути передана через ту саму лінію одночасно, гармонійний телеграф може бути класіфікований як 'мультиплексний' телеграф, який здатен передавати декілька повідомлень через одну лінію за раз. Ці повідомлення можуть бути прочитані оператором або записані.

Гармонійний телеграф Ґрея йде шляхом Рейса та Бурсея — в основу покладено принцип переривання електричного струму вібруючим контактом. Ґрей розумів недолік точності такого прилада та аргументував, що, якщо струм був розташований ближче до моделі, буде можливо досягнути більшої точності. Ґрей збудував та запатентував рідинний мікрофон, де голка розташовувалась у контакті з рідким провідником і, коли діафрагма вібрувала, голка занурювалась у рідину більше-менше, що завершувалось більшим-меншим проходженням струму в рідину. Белл використовував рідинний мікрофон для багатьох своїх публічних демонстрацій. Ріднний передавач мав проблему, що хвилі сформовані на поверхні призводили до перешкод.

Вугільно-зернистий мікрофон[ред.ред. код]

Томас Едісон[ред.ред. код]

Едісон Томас Ельва зробив наступний крок у розвитку точності телефонів зі своїм винахідом вугілльно-зернистого мікрофона. Едісон дізнався, що зернини вугілля, затиснуті між двома металевими пластинами мають опір, який змінюється з тиском, тобто зернини могли змінювати свій опір, коли пластини рухались у відповідь на звукові хвилі, та відтворювати звук з високою точністю, без проблем рідинного передавача. Цей тип мікрофона залишався стандартом до 1980-тих, та використовується і досі.

Винахід Белла[ред.ред. код]

Белл Александер Ґрехем часто — проте невірно (див. вище) — вважається першим винахідником телефона. Класична історія про те, як він кричав: «Ватсон, ходіть сюди! Ти мені потрібен!» — по-простому міф, популяризований на Заході.

Підготовка Белла[ред.ред. код]

Як професор в Бостонському університеті, Белл займався підготовкою учителів для глухих та експериментував автофонографом із Леоном Скоттом у галузі запису вібрацій вимови. Цей прилад складається з тонкої мембрани, яка вібрується голосом та несе легку голку, що малює на пластині димчатого скла хвилеподібну лінію, — та завдяки вібрації мембрани графічно відображує рух звукових хвиль у повітрі.

Дослідження у галузі вокальної фізіології були підготовили Белла для роботи зі звуком та електрикою. У 1874 році працював він з музичним телеграфом, в якому за схемою «натисни-відпусти» використовував вібруючий сталевий язичок для переривання струму — який, із черги, змушував вібрувати одержувача, що складався з електромагніта, котрий змушував сталевий язичок на іншому кінці вібрувати, так само як, це зробили Бурсей, Рейс та Ґрей. Одного дня з'ясувалось, що язичок не реагував на переривчастий струм, — і Белл, припускаючи, що язичок забився у полюсів магніта, забажав, щоб асистент Ватсон, який був на іншому кінці лінії, посмикав за язичок. Асистент зробив як йому і повелено, — та на власне здивування Белл спостеріг, як подібний язичок на його кінці лінії почав вібрувати та випускати ті ж ноти, дарма що між ними не було переривчастого струму на лінії: подальші експерименти довели, що язичок вібрував завдяки електромагнітному струму, викликаного рухом віддаленим на лінії язичка біля магніта. Саме це відкриття привело Белла до відмови від струму з батареї — та цілковитим переходом на струм із магнітної індукції язичків. Удодатку стало зрозумілим що, через те, що струм ніколи не розбивається, усі складні вібрації мови можна конвертувати в струм, який, у свою чергу, міг відтворювати мову на великих дистанціях.

Белл з асистентом Ватсоном дізнався, що рух язичка у магнітному полі здатний передавати модуляції звука. Праця за аналогією з автофонографом, Белл створив одержувач, який складався з протяглої діафрагми або з нагнутої шкіри золотобіта з арматурою намагніченого заліза приєднаного до середини, та вібрував перед полюсом електромагніта на струмі з лінії.

Успіх Белла[ред.ред. код]

Прилад був готовий 2 червня, 1875 року, і того самого дня йому вдалося передати звуки та аудіо сигнали електро-магнітним струмом та без використання батареї. 1 липня, 1875, він інструктував свого асистента, як створити другий мембранний одержувач, який можна було б використати з першим, і через декілька днів вони були зв'язані одни з одним, на кінцях лінії, яка йшла з кімнати винахідника в "Бостоні до підвалу внизу. Белл, у кімнаті, тримав один інструмент у руках, у той час, як Ватсон у підвалі слухав інший. Винахідник спитав, Ти розумієш, що я кажу?" і ми можемо тільки уявляти його задоволення, коли Ватсон вбіг у кімнату та, схвильований, сказав "Так." Проте, перший успішний двохсторонний телефонний дзвінок Белл не зробив до 10 березня, 1876 , коли Белл сказав у прилад «Ватсон, ходи сюди, Я хочу тебе бачити.» Та Ватсон відповів. "Так", у 1875, Белл винайшов електро-магнітний передавач, який до нього винайшов Меуччі. Перший дзвінок на велику відстань було зроблено в 10 серпня, 1876 Беллом з родинної ферми Брентфорд, Онтаріо асистентові, який знаходився у Парижі, Онтаріо, на відстані 16 km.

Потім він закінчив прилад, у якому передавач формувся подвійним електромагнітом, перед яким мембрана, витягта на кільці, несла довгастий шмат м'якого заліза, закріпеного у середині. Мікрофон перед діафрагмою спрямовував звуки на неї, і так як вона вібрувала з ним, м'яка залізна арматура викликала відповідні струми у чарунці електромагніту. Ці струми після проходження лінії, опинялись у приймачі, який складався трубчатостого єлектромагніту, один кінець якого був частково закритий тонким диском з м'якого заліза, встановленого в одній точці на кінці труби. Цей одержувач був схожий на циліндричну металеву коробку з товстими стінками, з товстою залізною кришкою, закріплена до отвору одним гвинтом. Коли хвилеподібний струм проходив через котушку магніта, диск або кришка арматури починали вібрувати та давати звук.

Примітивний телефон був швидко покращений, подвійний електромагніт був замінений на один магніт-полосу з маленькою котушкою або бобіною дротів, які оточують один полюс, перед яким тонкий диск з феротіпія закріплений у круговому мікрофоні та служить як з'єднані мембрана та арматура. Коли говорять у мікрофон, залідна діафрагма вібрує з голосом у магнітному полі полюса, і таким чином збуджує хвилеподібний струм у котушці, який, після подорожі дротом на віддалене місце, приймається таким самим приладом. При пересіканні котушки приймача, струм посилює або ослаблює магнетизм полюса, і таким чином змушує диск вібрувати та відтворювати імітацію голоса. Ці звуки тихі і можуть бути почуті лише, коли вухо знаходиться близько до мікрофона, проте вони розвібрливі та виразні, та легко впізнати того, хто говорить.

Публічні демонстрації[ред.ред. код]

Найраніша публіка телефона Белла[ред.ред. код]

Прилад був представлений в Сторічній Виставці (Centennial Exhibition) у Філаделфії, у 1876, де він привернув на себе увагу Бразильського імператора Педро II, та на зустрічі Британської Асоціації (British Association) у Глазгові, восени того ж року, Сер Вільям Томсон розповів про існування винахода Європейській публіці. У описі його візиту Виставки, він сказав: "В Канадійському відділені я чув, бути чи не бути... ось у чому заковика". Через електричний дріт; проте, ставлячись з презирством до односкладових слів, електрична артикуляція піднялася на вищі висоти, та дала мені уривки з випадкових Нью-Йоркських газет "Місто Нью-Йорк", "Сенатор Мортон", "Сенат вирішив надрукувати додатково тисячу копій", «Американці в лондоні вирішили празнувати Чертверте Червня, що наближається!» Це все мої власні вуха чули, як кажуть мені з безпомилковою розбірливостю з круглої арматури диска іншого маленького електромагніта, такого самого, як я тримаю у руці.

Безсмертні слова Шекспіра, які вимовив маленький неодухотворений голос, дійсно викликали захоплення в палкого душею великого електрика.

Здивування, створене серед публіки цим винаходом, будуть пам'ятати. Крім одного або двох винахідників, нікто навіть не мріяв про телеграф, який буде розмовляти. Уява запрацювала у людей, представляючи можливі сфери вжитку телефона. Так винахідний журналіст передбачив час, коли друзі через океан зможуть шептатися один з одним під шум хвиль Атлантики. Зацікавленість, однак, не було повністю вгамована доки професор Белл, винахідник приладу, власноруч не продемонстрував його Британській публіці, та не отримав запальні оплески захоплених співвітчизників.

Пізніші публічні демонстрації[ред.ред. код]

Пізніший варінт телефона, що базувався на рідинному передавачі Грея, був публічно представлений 4 травня, 1877 року на лекції, що давав Професор Белл в Бостонському Музичному Холі. 'Ідучи до маленької телефонної коробки з приєднаними дротами,' говориться у доповіді, 'пан Белл байдужо спитав, наче адресував своє питання комусь у сусідній кімнаті " Пане Ватсон, ви готові! " Пан Ватсон за п'ять миль звідси у Сомервіллі, швидко позитивно відповів та скоро було чути голос співаючи «Америка.» […] Ідучі до іншого інструмента, з'єднаного дротом з Провіденс (Providence), сорок три милі звідси, Пан Белл послухав трохи та сказав, «Сігнор Брігноллі, який допомагає мені на концерті у Музичному Холі в Провіденс, зараз заспіває для нас.» Через мить інтонація голоса тенора підвищилась та впала, звук був слабким, іноді взагалі пропадав, а потім знову ставав чутним. Пізніше, соло корнета, що грав у Сомервіллі, було дуже розбірливо чути. Ще пізніше, пісня у трьох частинах прийшла проводом з нінцевої станції Сомервілля, та пан Белл розважив аудіторію, коли вигукнув, «Я буду вимикати пісню з однієї частини кімнати до іншої так, щоб усі могли чути.» У наступній лекції у

Розмова телефоном 1910 рік

Салемі, Массачусетсі, зв'язок був встановлений з Бостоном, на відстані вісімнадцяти миль, та пан Ватсон співав «Auld Lang Syne», «Прикрашений Зірками Прапор (The Star-Spangled Banner)», та "Вітайте Колумбію (Hail Columbia), " у той час як аудіторія в Салемі підспівувала хором.'

Резюме досягнень Белла[ред.ред. код]

Белл прийняв у своїх приладах передавачі Грея та пізніше Едісона та пристосував комутатор, розроблений для телеграфії компанією Western Union. Було б неправильним применшувати внесок Белла у розвиток телефонії. Крім того, Белл досягнув успіху там, де інші не змогли, він зміг створити комерційну телефонну систему. Можна сказати, шо Белл винайшов телефонну компанію.

Будова телефону 1972 року

Різне[ред.ред. код]

Сучасна телефонна трубка з'явилася, коли шведський монтер прив'язав мікрофон та динамік до палки, щоб тримати руки вільними. Складаний переносний телефон був навмисною копією вигаданий футуристичних комунікаторів з телевізійного серіалу Star Trek.

Історія додаткових винаходів та покращень електричного телефону включає в себе вугільний мікрофон (пізніше замінений на електричний мікрофон, який зараз використовується майже у всіх телефонних апаратах), ручний комутатор, дисковий набір, автоматичну телефонну станцію, комп'ютеризований телефонний перемикач, тоновий набір (DTMF), та оцифрування звуків, використовуючи різні методи кодування, такі як імпульсно-кодову модуляцію PCM (також використовується для .WAV файлів та компакт дисків).

Найновіші системи включають IP телефонію, ISDN, DSL, стільникові телефони (мобільні телефони), бездротові телефони, та UMTS системи, які дозволяють виконувати високошвидкісну пакетну передачу даних.

Телефонна індустрія поділяється на виробників обладнання та телефонних операторів. Компанії-оператори часто тримають національну монополію. У Сполучених Штатах, компанія Bell System сильно зросла. Вона частково або повністю володіє компаніями, що надають телефонні послуги близько 80% телефонів у державі та також володіє компанією Western Electric, яка виготовляє або закуповує усе обладнання, що використовується місцевими телефонними компаніями. компанія Bell System позбавляла себе місцевих телефонних компаній, щоб у 1984 році владнати антимонопольний позив проти себе з боку Міністерства юстиції Сполучених Штатів Америки.

Перший трансатлантичний телефонний дзвінок з міста Нью Йорк до міста Лондон було зроблено 7 січня, 1927.

Бездротові телефони[ред.ред. код]

Бездротовий телефон (Радіотелефон)

Радіотелефон (бездротовий телефон) вперше був винайдений Тері Паллом у 1965, що складався з «бази», підєднаної до телефонного кабелю, та зв'язаної за допомогою слабо-потужного радіо з віддаленою телефонною радіотрубкою. Це дозволяє використовувати трубку з будь-якого місця у зоні досяжності бази. Через те, що на передачу сигналів до трубки необхідна енергія, база під'єднана до електромережі. Такі телефони не функціонують без електрики.

Спочатку безпроводові телефони використовували частоту у 1.7 МГц для зв'язку між базою та трубкою. Через проблеми з якістю та зоною досяжності, такі телефони швидко були витиснені системами, що використовують частотну модуляцію на вищих частотах (49 МГц, 900 МГц, 2.4 ГГц, та 5.8 Ггц). Бездротові телефони, що працюють на частоті у 2.4 Ггц можуть конфліктувати з деякими протоколами бездротових локальних мереж (802.11b/g), через те, що вони використовують однакові частоти. Сучасні бездротові телефони звичайно працюють на декілька сот метрів.

Бездротові телефонні системи[ред.ред. код]

Існують супутникові та мобільні (дивись нижче) системи.

Нікола Тесла[ред.ред. код]

На відкритті телефонної станції у місті Будапешт, 1881 року, Нікола Тесла став головним електриком телефонної компанії (інженером Югославського уряду першої державної телефонної системи). Там Тесла винайшов прилад, який він називав телефонним підсилювачем. Пристрій міг працювати як гучномовець. Цей винахід ніколи не патентувався та не демонструвався публічно. Зрештою, він використовувався для того, щоб виявляти сигнали у експериментах з бездротової передачі. Прилад, розроблений у цих експериментах, був попередником сучасних бездротових телефонів

Мобільні телефони[ред.ред. код]

Сучасні мобільні телефонні системи побудовані за принципом стільників. Радіо використовується, щоб зв'язуватись між трубкою та стільником. Коли трубка надто сильно віддаляється від стільника, комп'ютерна система дає команду найближчому до трубки стільнику встановити зв'язок з трубкою на іншому каналі без переривання дзвінка.

Сучасні мобільні телефони використовують стільникову систему через те, що радіо частоти — обмежений ресурс, який використовує багато абонентів. Стільники та трубки мають слабо потужний передавач так, щоб обмежена кількість радіо частот може використовуватись великим числом абонентів з меншою кількістю перешкод. Крім того батареї у трубках потребують меншої кількості енергії.

Дротові стандарти[ред.ред. код]

Бездротові стандарти[ред.ред. код]

Існує багато стандартів для бездротової телефонії, які часто вступають у конфлікт один з одним:

Виробники телефонного обладнання[ред.ред. код]

Декілька виробників виготовляють телефони усіх типів. Ось деякі з них:

Лабораторії, що досліджують телефонне обладнання[ред.ред. код]

Однією з галузей досліджень лабораторії Bell Labs є дослідження телефонного обладнання.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  • Huurdeman, Anton A. (2003). The Worldwide History of Telecommunications, IEEE Press and J. Wiley & Sons, 2003. ISBN 0-471-20505-2
  • Патенти
    • US174465 — Телеграф — А. Г. Белл