第449章 有線電話
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【有線電報通信技術的出現,拉開了電信時代的序幕,開創了人類利用電來傳遞信息的曆史。
不過電報傳輸信息畢竟比較繁瑣,要先將二進製信息轉換為數字,再依照密碼本找到對應數字組代表的字。
不僅需要耗費較多的時間,還限製於隻有經過長時間培訓的專業人員才能勝任,最重要的是,信息傳遞容易出錯。
畢竟發送信息隻有點按和長按,需要按電鍵的次數又往往很多,一個不留神或手抖一下都會出錯。
若是發現錯誤還好,給一個中斷傳輸的信號重新發就是了。
可要是沒發現,那另一頭按照錯誤信息怎麽也拚不對的收報員可能就會罵娘。
那麽怎麽將電信號傳輸改良成一種人人都可以使用的便民通訊技術呢?
繼有線電報誕生三十九年後,有線電話於1876年誕生了。
電話是一種這邊人說話,千裏之外的人都能聽到的科技。
用電信號實現千裏傳音,雖然聽起來極為深奧,但隻要在用電領域付出足夠鑽研,其實要發覺其中的原理也沒有那麽難。
因為有電報作為成功經驗打開了電通訊技術的大門,所以又有科學家提出假設,既然電路的開關可以作為信號傳輸,那麽如果控製電流的大小,進而影響電報機中發聲裝置的發聲變化,是否就可以跳過二進製信息,直接傳遞聲音信息?
於是這位科學家經過許多個日夜的構思和結構部件改良,研發出了有史以來第一套通電傳音設施。
這套設施很簡單。
首先是話筒,一個能將聲音轉化為電信號的組件,思路是利用聲音的振動改變電流大小。
他在一個裝有水的杯子中接了兩根導線通上電,杯子上方有一個話筒,話筒內有振動膜,振動膜下方連接著一根電阻絲,電阻絲插入到接了電的水中。
當他對著話筒說話時,聲音引起振動膜振動,進而帶動電阻絲在導電液體中上下抖動,這個抖動的過程因為電阻絲的位置不斷變化,也就不斷影響著電流的大小,從而實現了將聲音轉化為電信號。
當承載著聲音信息的電信號來到聽筒組件,這段電流就會通過聽筒下方的電磁線圈產生磁力變化,進而靠磁力引起聽筒內振動膜發生特定振動幅度的變化,從而將電流信號還原為聲音。
不過不管是話筒的聲音信號轉化,還是聽筒的聲音信號還原,都用的是比較簡單的振動膜片,所以聲音並不是那麽地清晰。
並且因為細小的環境音或氣流始終影響著振動膜片和聽筒磁力變化,所以還會伴隨一種常被稱之為電流聲的雜音。
需要用喇叭一樣的話筒將聲音放大,才能勉強聽出來另一頭的人說的是什麽。
但這個聲音與電信號互相轉化的開創性思路絕對稱得上偉大。
後續有線電話不斷經過改良。
將聲音轉化為電信號的方式,由大體積的電阻線和水杯,換成了體積非常小的碳粒盒。
當用戶對著話筒說話時,聲音引起話筒內的振動膜振動,振膜連接著碳粒盒。
碳粒有導電性,但導電性不如金屬,這樣的特性正好適合作為電阻,又不至於因為電阻過大影響電流形成回路。
振膜的振動又會帶動碳粒振動,碳粒的擠壓和蓬鬆間,就影響了電阻發生變化。
碳粒盒作為電阻的開創發明,做到了將聲音轉為電信號的能力,又實現了足夠的小型化。
小到話筒和聽筒可以一隻手拿起貼在嘴邊和耳邊。
而新式電話的聽筒則並沒有發生根本性的改革,還是利用電信號通過電磁鐵時會產生變化的磁場,進而帶動膜片發出與對方說話聲音相同頻率的振動,最終模擬出人說話的聲音。
不過因為畢竟是振動模擬出來的,不是真正的以人的聲帶發出的聲音,所以聽起來會那麽一些失真。
在已知原理的情況下,有線電話技術的關鍵就在這個膜片。
早期的有線電話話筒膜片較多采用薄金屬片,如鋁、銅等金屬材質,利用其良好的彈性和導電性,在聲音振動下能產生相應的形變,進而帶動碳粒電阻變化,實現聲電轉換。
現代有線電話話筒則更多使用塑料薄膜作為膜片材料,例如聚酯薄膜等。
後世在這條道路上發展了許多年,也更新迭代了許多膜片。
真正要製造出可實際使用的膜片,必然要經曆大量的嚐試與研究。
不過隻是單單有了電話,還無法實現讓人人都能夠使用電話,並想跟誰打電話就打電話。
因為如果隻是用電線將兩台電話連接起來,那麽這兩台電話就隻能單線聯係,無法與其它電話聯係。
早期的應對方法是給每台電話設置一個專屬號碼,再按區域將電話線集中到話務員那裏去。
當用戶要打電話時,需拿起電話告知話務員被叫號碼或姓名,話務員再把主叫用戶的塞繩拉出,插接到要通話的對方塞孔中,並向對方振鈴,叫出對方來完成通話。
這種人工轉接方式效率低、速度慢,而且勞動強度大。
但隨著技術的發展,自動交換機逐漸出現並得到廣泛應用,用戶可以通過撥號盤發出脈衝信號,自動交換機根據這些信號進行接線,不再完全依賴轉接員。
不過在自動交換機普及之前,人工轉接是早期電話通信的主要方式。
而要實現自動交換機技術,則已經是需要相當科技基礎才能實現的了。】
“這電話貌似可以直接替代電報。
電報比較複雜,涉及信號發送,信號聽錄,信息翻譯,費時費力效率不高,而且培養電報員的成本太高。
而這電話隻要研發出來誰人都可以用,也不用學。
我們完全可以跳過生產大量有線電報機和建設有線電報網,直接將資源和精力用到有線電話研發製造上。”
“這個淺顯易見的事,我現在擔心的倒是那個無線電通訊,可以不用被電線限製住,人在哪裏都可以發報,可以接收,這才是最為關鍵的通信技術。
可是電話所需的自動交換機技術,就已經複雜到天幕直言我們基礎不夠,隻能容後再講。
那麽無線電通訊技術又該多麽複雜?將來建立海上霸權和跨大陸擴張,無線電通訊能來得及成為我們的助力嗎?”
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