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電話

電信設備(電話）

電話是一種可以傳送與接收聲音的遠程通訊裝置。早在十八世紀歐洲已有「電話」一詞，用來指用線串成的話筒（以線串起杯子）。電話的專利擁有權屬於亞歷山大·格拉漢姆·貝爾，貝爾於1876年3月申請電話的專利權[1]，但具體誰是發明人還存在爭議。

來自瑞典的1896年電話
使用按鈕的現代電話
一款燭台電話

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（英語：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。[2]。電話的麥克風和耳機大部份會整合成電話聽筒，在打電話時有手拿着，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、程控電話交換機、雙音多頻撥號、語音數碼採樣等。近年來的新技術包括，ISDN、DSL、網絡電話、模擬式流動電話系統和數位行動電話等。

這一行業通常分為電話裝置製造商和電話網絡營辦商。在歷史上，網絡營辦商通常都擁有全國性的壟斷。近年來，隨着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（特別是流動電話）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，稱為智能電話。

發展歷史

主條目：電話的歷史

亞歷山大·格拉漢姆·貝爾一般被認為是電話的發明者。2002年6月11日美國國會的269議案承認了安東尼奧·穆齊的貢獻。一些人認為這是承認穆齊才是電話發明人[3]，但這種說法存在爭議，因為議案並沒有明說「安東尼奧·穆齊就是發明人」[4][5]。此外約翰·菲利普·雷斯等也有可能是電話發明人。

基本原理

 
固網電話的示意圖

傳統的固網電話電話系統，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。訊號裝置（參考左圖）包括鐘、蜂鳴器、燈光或其他裝置（A7）提醒用戶有來電，數字按鈕或是電話撥號轉盤（英語：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（英語：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（英語：galvanic corrosion）。負電壓會吸引正的金屬離子到電線上。

運作細節

 
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絡影像電話
 
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。

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，將電話線連接一數碼接收電路，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（英語：Push-button telephone），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（英語：Rotary dial）利用脈衝撥號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，交換機送出忙音給發話方，但若受話方有安裝插撥（英語：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（英語：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，訊號會透過交換機之間的中繼連結來連接，現在的電信網絡中，這部份的連接會用光纖通訊及數碼多路系統（英語：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，會產生其頻率及振幅都會依到達隔膜的聲音來變化的調制電子訊號。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（英語：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訊號及喇叭訊號相互干擾，這是藉由混合線圈（英語：hybrid coil）（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（英語：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裝置的元件上。

固網電話系統

固網電話系統通常稱為公用電話交換網。在交換機與用戶之間通常以銅線連接。近年來，光纖部分地替代銅線。通話所使用的頻率範圍為0-3.5千赫茲。更高的頻率在接入交換局時被濾掉。模擬話音訊號進一步被採樣量化成為數碼訊號，以便在數碼交換傳輸網絡中傳遞。

端局是指用戶擁有直接連線連接的交換機。用戶線是指用戶與端局之間的線路。中繼線是指連接不同交換機的電路。中繼線群是指一組介於同樣兩個交換機之間的中繼續。

自動電話系統通常使用數碼組合來代表和定址不同的用戶，這也就是電話號碼。電話號碼系統通常會區分本地電話、長途電話和國際電話。撥打本地電話通常可以直接撥本地號碼。長途電話則需撥國際冠碼［國際電信聯盟（ITU） 推薦使用「0」），加國內長途區號和本地號碼。國際電話則需撥國際長途字冠（ITU推薦使用「00」）、國際長途區號、國內長途區號和本地號碼。美國和加拿大使用「1」作為國內長途字冠，「011」為國際長途字冠。 國際長途區號請參見國際長途電話區號表。

大型企業或機構通常會使用專用電話交換機（PBX）。專用交換機使用系統內部的號碼，通常也同時佔用公用電話號碼的某一區段。一些大型公司的內部電話網連接不同的城市甚至不同的國家。

多數PSTN網絡在用戶和端局之間使用模擬訊號傳輸。 綜合業務數碼網則是使用數碼訊號來連接用戶和端局的系統。

在電話交換機之間，目前通常使用7號信令系統傳輸信令。


使用情況

到2009年底為止，固定電話已有12.6億的用戶，流動電話已有46億的用戶，總計幾乎60億的電話用戶[6]。

各類型電話和通訊器材

電話系統、組織架構與服務

電話區號、控制電碼、程控交換機、 電話交換中心、可視電話、電話會議（Global Conference Bridge）、集團電話、IP電話、熱線電話、公用電話、市話、長途電話、 衛星電話、語音電話、海事電話、磁卡電話、舉報電話、ADSL、ISDN、網絡交換機、路由器、無線區域網絡、數據機、短訊、傳真、GPRS、CDMA、CDPD、網絡、 電信黃頁、電話卡、200卡、 201卡、電話充值卡、114、110、112、119、120、122、電話磁卡、電話銀行

符號編碼

電話的Unicode字元包括：

  • U+2121 ℡ TELEPHONE SIGN
  • U+260E ☎ BLACK TELEPHONE
  • U+260F ☏ WHITE TELEPHONE
  • U+2706 ✆ TELEPHONE LOCATION SIGN
  • U+1F4DE 📞 TELEPHONE RECEIVER

相關條目

參考文獻

  1. ^ 藝術與建築索引典—電話. [2010-04-21]. （原始內容存檔於2011-11-12）. 
  2. ^ Dodd, Annabel Z., The Essential Guide to Telecommunications. Prentice Hall PTR, 2002, p. 183.
  3. ^ Rep. Fossella's Resolution Honoring True Inventor of Telephone To Pass House Tonight. Office of Congressman Vito J. Fossella. 11 June 2002. 原始內容存檔於24 January 2005. 
  4. ^ Estreich, Bob. Antonio Meucci: (section) The Resolution （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）; retrieved from BobsOldPhones.net website, 25 February 2011;
    "the text of the Resolution DOES NOT acknowledge Meucci as the inventor of the telephone. It does acknowledge his early work on the telephone, but even this is open to question."
  5. ^ Bethune, Brian. "Did Bell steal the idea for the phone?", Macleans, 23 January 2008; retrieved 30 April 2009.
  6. ^ Next-Generation Networks Set to Transform Communications. International Telecommunications Union website. 2007-09-04 [2009-07-05]. （原始內容存檔於2016-03-03）. 

延伸閱讀

外部連結

 
維基共享資源中相關的多媒體資源：電話
 
維基導遊上的相關旅行指南：電話
 
查看維基詞典中的詞條「电话」。
 
查看維基詞典中的詞條「無線電話」。
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