漫畫:路人你做得好啊

電話的基本元件包括將聲音轉換為訊號的麥克風(發射器)及可以將訊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。。電話的麥克風和耳機大部份會整合成電話聽筒,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訊號,藉由電話線路傳送到受話端,受話端將訊號轉換為耳機(或是喇叭)中的聲音。

歷史上對電話的改進和發明包括:碳粉話筒、人工交換板、撥號盤、自動電話交換機、程式控制電話交換機、雙音多頻撥號、語音數位採樣等。近年來的新技術包括,ISDN、DSL、網路電話、類比式行動電話系統和數字移動電話等。

這一行業通常分為電話裝置製造商和電話網路業者。在歷史上,網路業者通常都擁有全國性的壟斷。近年來,隨著全球電信市場的開放和整合以及技術的發展,逐漸出現多家運營商在同一市場競爭的局面。例如,貝爾系統,即AT&T的下屬公司曾擁有美國電話市場的80%。1984年,由於美國司法部反壟斷訴訟,貝爾系統被迫分割成多個獨立的地方貝爾公司。

電話的Unicode字元包括:(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使用,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、傳送接收文字訊息、拍攝及顯示相片或影片、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,稱為智慧型手機。

基本原理

傳統的固網電信電話系統,也稱為「普通老式電話服務」(POTS)會將控制線及音訊線放在同様的絕緣雙絞線(圖中的C,下同)上,也就是電話線。訊號裝置(參考左圖)包括鐘、蜂鳴器、燈光或其他裝置(A7)提醒使用者有來電,數字按鈕或是電話撥號轉盤(A4)可以輸入要打的電話號碼。固網電信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。絞線減少電磁干擾及串擾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,此訊號會比對方說話傳送過來的訊號要強,但在側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(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,使資訊最大。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。負電壓會吸引正的金屬離子到電線上。

運作細節

固網電信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。

當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)及其他音訊相關元件會有電。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,並且送出撥號音通知發話方已可以撥號。若是使用現代的按鈕式電話,發話方在按鍵上按受話方的電話號碼,透過電路產生給交換機接收的雙音多頻訊號雙音多頻。若是轉盤式電話利用脈波撥號方式以脈波表示電話號碼,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波撥號)。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,交換機送出忙音給發話方,但若受話方有安裝插撥機能,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)會送交流訊號啟動蜂鳴器,告知有來電。在沒有自動交換機的時代,電話會有手搖的電話磁石產生振鈴電壓給交換機或線上的其他電話。當固網電信掛上(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訊裝置,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,訊號會透過交換機之間的中繼鏈結來連接,現在的電信網路中,這部份的連接會用光纖通訊及數位多路系統進行,相關遠距離的通訊可以透過衛星通訊進行。

大部份的固網電信,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,會產生其頻率及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。當訊號通過接收器(A3)的聲圈時,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訊號及喇叭訊號相互干擾,這是藉由混合線圈(A3)達到的。電話線上進來的訊號會通過電阻(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訊號都會到喇叭,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。

架線工的聽筒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裝置的元件上。

參考來源