Телефон

Появление телеграфной связи существенно увеличило скорость обмена информацией, однако с ее помощью можно было передавать только письменные сообщения. Более перспективной была идея передавать живую речь. Наиболее совершенный аппарат для этого, названный телефоном, удалось создать в 1876 г. независимо друг от друга двум американским изобретателям — Элишу Грею (1835-10901) и Александру Грэхему Беллу (1847-1922). В один день, 14 февраля 1876 г., они подали заявку на свое изобретение. Однако Белл сделал это всего на несколько часов раньше, и поэтому именно он считается изобретателем телефона.

Вскоре после получения патента Белл представил свой аппарат на выставке в Филадельфии (США), где он вызвал огромный интерес у публики. Интересно, что крупнейшая в те годы американская компания «Вестерн Юнион Телеграф Компани» отказалась от покупки прав на это изобретение, считая его малоперспективным. Тогда Белл организовал «Телефонную компанию Белла» (предшественницу современной «Америкен Телефон энд Телеграф Компани») и уже через несколько лет стал миллионером.

Принцип работы неизменен

Основной принцип действия первых телефонов сохранился и в современных моделях. Звуковые колебания, достигая диска-мембраны в микрофоне телефона, заставляют ее вибрировать. Действуя механически на рабочий элемент микрофона (в первых микрофонах это был угольный порошок, меняющий свою плотность, а следовательно и сопротивление), эти колебания преобразовывались в электрические импульсы, которые проходили по телефонной линии в приемный аппарат. Здесь они попадали на катушку громкоговорителя и, вызывая в ней магнитное поле, заставляли вибрировать металлическую мембрану, которая преобразовывала их в звуковые колебания. В современных телефонах очень часто сигнал перед передачей дополнительно преобразуется в цифровую форму для уменьшения влияния шумов и искажений.

«Барышня», соедините...

Сегодня в наших домах стоят телефонные аппараты, мало напоминающие своих предков. Еще каких-то сто лет назад человек, звонивший по телефону, не набирал номер собеседника. Он попросту снимал трубку, крутил рукоятку и тем самым вызывал сотрудника телефонной станции, который вручную соединял абонентов. В качестве телефонисток нанимали молодых девушек с приятными голосами, поэтому к ним обычно обращались — «барышня».

Первая телефонная станция была построена в 1877 г. в США по проекту венгерского инженера Тивадара Пушкаша (1844—1893). Она обслуживала всего 21 телефонную линию, однако уже к середине 80-х гг. XIX в. они работали с сотнями и тысячами абонентов. В 1879 г. первая телефонная станция была сооружена в Париже, а в 1881 г. — в Берлине, Петербурге, Москве, Одессе, Риге и Варшаве.

Автоматический коммутатор

С годами телефонов становилось все больше, и «барышни» уже не справлялись с огромным количеством звонков. Тогда на телефонном аппарате и появился наборный диск, а на телефонной станции — автоматический коммутатор. Первая автоматическая телефонная станция (АТС) была изобретена американским предпринимателем Эл моном Строугером (1839—1902) в 1892 г. Как ни странно, он работал гробовщиком и однажды заинтересовался, почему все телефонные заказы на изготовление гробов достаются не ему. Оказалось, что во всем была виновата жена его конкурента, которая работала телефонисткой. Когда ее просили соединить с гробовщиком, она всегда связывала клиента со своим мужем. Строугер после этого изобрел и запатентовал автоматический коммутатор, позволявший набирать нужный номер без помощи телефонистки.

С помощью диска абонент набирал номер, и по проводам на станцию шли импульсы, своим количеством равные номеру вызываемого абонента. Коммутатор, получив эти импульсы, самостоятельно соединял линию, и на другом ее конце раздавался телефонный звонок. Благодаря АТС можно связаться и с иногородним абонентом — достаточно лишь набрать код его города и нужный номер.

В конце ХХ в. на смену дисковым телефонам пришли кнопочные. В таком аппарате достаточно лишь нажать на нужную кнопку и электронная схема сама выдаст соответствующее ей количество импульсов.

Мультиплексирование

В начале XX в. активное развитие электроники позволило существенно увеличить качество телефонной связи. По мере своего движения по проводам электрический сигнал теряет энергию, или, как говорят, затухает. Чтобы восполнить потери, нужно добавлять к сигналу энергию из специальных источников. Так появились телефонные усилители, благодаря которым можно устанавливать связь на любые расстояния. Кроме того, была создана система, позволяющая осуществлять одновременную передачу нескольких телефонных разговоров по одной линии. Такой метод был разработан еще в США в 1890 г. и получил название мультиплексирование. Идея состоит в том, что на передающей стороне на токи высокой частоты накладывали (модулировали) телефонный разговор, а на приемной разделяли с помощью фильтров (демодулировали).

Одновременная передача текста и изображения

Факс — это система, позволяющая передавать текст и изображение по телефонной линии. Аппарат, который многими специалистами считается первой примитивной факс- машиной, был создан в 1843 г. шотландским изобретателем Александром Бэйном (1811 — 1877). В этом устройстве маятник сканировал тисненое изображение и преобразовывал в электрические импульсы, которые затем передавали по проводам.

Современные факсимильные аппараты используют такой же принцип действия. Только документ сканируют матрицы светочувствительных диодов, которые воспринимают свет, отраженный объектом. При этом сканирование и преобразование полученного сигнала, как правило, производится синхронно с процессом передачи.

Кстати, первую передачу фотографий осуществил уже в 1902 г. немецкий физик Артур Корн (1870—1945). В наши дни факс широко используется различными службами и коммерческими структурами.

Автоответчик

К современному телефону можно легко подключить устройство, предназначенное для записи информации (на магнитную ленту или электронную память), если абонент недоступен. Оно называется автоответчиком. Текст с просьбой оставить сообщение зафиксирован в начальной области памяти или ленты, а сообщение звонившего записывается на остальной части. Абонент может ознакомиться с информацией, используя кнопки, расположенные на панели управления автоответчиком, или дистанционно (даже с другого телефона), подав специальный звуковой сигнал.

Беспроводные аппараты

В 20-х гг. XX в. телефонный аппарат представлял собой «колокольчик» со съемным громкоговорителем. В 30-х гг. прошлого столетия он обзавелся привычной для нас трубкой и вращающимся диском для набора номера. В 80-х гг. XX в. диск был заменен кнопками, а еще через десять лет появились беспроводные телефоны с кнопочным набором — радиотелефоны. Вначале они работали только в диапазоне 50 МГц с радиусом действия в несколько десятков метров, но вскоре были вытеснены 900-мегагерцевыми аппаратами. Последние обеспечивали более высокую помехозащищенность и радиус действия — до нескольких сот метров от базовой станции.

Небольшие по размеру и легкие

Впервые принципы работы сотового (их иногда еще называют мобильными) телефона были разработаны сотрудниками американской фирмы «Белл Телефон» в 1947 г. Однако путь от идеи до реального воплощения занял довольно долгий срок — коммерческие сотовые сети заработали лишь через несколько десятков лет. Одной из наиболее серьезных проблем было создание небольших по размерам и весу переносных телефонных аппаратов. Кстати, один из первых сотовых телефонов весил почти 15 кг.

Первыми, кому удал ось создать по-настоящему работоспособный и компактный (по понятиям того времени) сотовый телефон, стали специалисты американской «Моторолы». Считается, что первый звонок по этому телефону был сделан 3 апреля 1973 г. его главным разработчиком Мартином Купером (1928). Аппарат весил 1,15 кг и имел размер 22,5 х 12,5x3,75 см. На его передней панели отсутствовал привычный нам дисплей, и было расположено только 12 клавиш — 10 цифровых и две для отправки вызова и прекращения разговора.

Для обеспечения совместимости систем различных производителей в 1991 г. был принят единый европейский стандарт GSM (Group Special Mobile), работающий в диапазоне 900 МГц. В наши дни разработаны новые технологии и оборудование, которые позволяют, кроме осуществления голосовой связи, передавать данные, короткие сообщения, сигналы экстренных служб, в том числе аварийной информации и сигналов охранной сигнализации.