一部简单的电话

电话是您家里最简单的设备之一。它是如此简单以至于您家中的电话连接在近一个世纪内都没有发生变化。如果您有一部上世纪20年代的古董电话，您可以将它接到家中墙上的插座上，它还能照样工作！

最简单的能正常工作的电话内部结构如下图所示：

正如您看到的，里面只有三个部分，而且都非常简单：

• 一个决定与网络连接和断开的开关，一般称为压簧开关。当您拿起听筒时，它与网络开始连接。
• 一个扬声器，这是一种普通的50美分、8欧姆的小型扬声器。
• 一个扩音器，在过去，电话扩音器的构造非常简单，就是两块薄的金属板中间夹着碳粒。您说话时的声波对碳粒不断施压和减压，改变了碳粒的阻抗，从而调节流过扩音器的电流。

就是这么简单！您可以通过快速轻叩压簧开关来拨打这部简单的电话，所有电话开关转换器仍会识别出这种“脉冲拨号”。如果您拿起话筒，对着压簧开关快速轻叩四下，电话公司的开关转换器就会知道您拨了号码“4”。

真正的电话

最简单的电话实现存在的唯一问题是说话时，通过扬声器还能听见自己的声音。多数人都觉得这种回声很讨厌，因此任何“真正的”电话都包含一种称为双层线圈的设备或者其他具有等效功能的设备，以阻隔您自己的声音进入到耳中。 现代电话还包括可以让电话发出响声的电话铃、按钮式小键盘以及频率发生器。“真正的”电话如下图所示：

尽管如此，它还是相当简单。现代电话中有一个电子扩音器放大器和替代碳粒和负载线圈的电路。原有的机械铃声通常为扬声器和能产生悦耳音调的电路所代替。不过这样一部价值6.95美元的电话机还是有史以来最简单的设备之一。

电话网络：导线和电缆

您的房屋是电话网络的起始点。通过一对铜导线，可以将路边的电话转接器和您家的电话转接器（通常称为引入桥路）进行连接。然后，这对导线再从电话转接器连接到您家中的听筒塞孔（通常使用红色和绿色的导线）。如果您家有两条电话线，则会有两对独立的铜导线从路边穿到您家里。一般情况下，家中的第二对铜导线分别为黄色和黑色。（有关您在路边看见的电话转接器和导线的描述，请参见电话公司在我们这个居民区安装的小盒子是干什么用的。）

您在路边看到的电话公司设置的普通电话转接器。

沿着公路会布有一捆电缆，其中有100对或更多对铜导线。根据您将这一大捆电缆放置的位置，该捆电缆将直接到达您所在区域电话公司的开关转换器或者进入到电冰箱大小的箱子中，其作用类似于数字集线器。

电话网络：数字化和传输

集线器将以每秒取样8,000次的采样率和8位的分辨率（有关数字化声音的信息，请参见模拟录音和数字录音工作原理）对您的声音进行数字化处理。 然后将您的声音与其他许多人的声音混在一起，再将它们全部沿着一条导线（通常为同轴电缆或光纤电缆）发送到电话公司的办公室。不管怎样，您的电话线连接到开关转换器的线卡中，以便您在拿起电话时可以听到拨号音。

如果您要给同一办公室的其他人打电话，则开关转换器只在您的电话和被呼叫者的电话之间形成回路。 如果是长途电话，您的声音便会被数字化处理并在长途网络中与数以百万计的其他声音混合。一般情况下，您的声音会通过光纤电话线传送到接收方的办公室，但是也可能通过人造卫星或微波发射塔进行传输。（有关更多详细描述，请参见长途电话的工作原理是什么？）

创建自己的电话网络

电话是一台简单的设备，您与电话公司之间的连接更加简单。事实上，您可以使用以下材料构建自己的内部通信系统：两部电话、一节9伏电池（或者一些其他的简单电源）以及从连锁店花一美元就能买到的300欧姆电阻器。可以按照以下方式进行接线：

手动发电！您知道那些老式电话上的手摇柄吗？它用于手摇发电，生成铃声信号交流电波，使电话另一侧的铃声响起！

为类似上述私人内部通信系统布线的最简单方法是：去五金商店或折扣店买一段30.5米长的电话线。把它切断，剥去导线的塑料皮并缠在电池和电阻器上，如上图所示。（大多数便宜的电话线只含有两根导线，但是如果您买到的恰好有四根导线，那么请使用中间的两根。）两个人同时拿起电话时，就能够彼此交谈。这种电路的有效距离最多可达数千米。

您的小型内部通信网络唯一无法做到的是，使电话发出响声通知另一端的人拿起电话。“铃声”信号是一种20赫兹、90伏的交流电波。

手动接线总机工作方式

如果回到手动接线总机的时代，就很容易理解大型电话系统的工作原理了。在手动接线总机的时代，每家都有一对铜导线与位于城镇中心的电话总局相连。总机接线员坐在带有插座的面板前，每对进入总局的导线都会有一个插座。

每个插座上面有一盏小灯。一股由电池提供的较大的电流通过电阻器流向每对导线（与您在前面部分里看到的方式相同）。当有人拿起他的电话听筒时，压簧开关就会闭合电路，电流就会流向家庭与电话总局之间的导线。这样就会点亮接线总机上代表他家的插座上面的灯泡。 接线员就会把他的耳机接入该插座，询问他想给谁打电话。接下来，接线员会给接收方发送一个铃声信号，并等待对方接电话。一旦接收方拿起电话，接线员就将双方连接起来，与上一页介绍的内部通信的连接方式完全相同！就是这么简单！

拨号音

在现代电话系统中，接线员已经为电子开关所代替。当您拿起电话时，开关感应到回路闭合，于是发出拨号音，这样您就知道开关和电话都在正常工作。拨号音只是350赫兹音调与440赫兹音调的混合声，听起来就好像：

• 单击此处收听拨号音

（有关更多音调信息，请参见原声吉它的工作原理）

然后，您就可以使用按钮式小键盘拨号。不同的拨号音由不同音调对组成，如下表所示：

您拨号的声音是这样的：

• 单击此处收听按键声音

如果对方电话忙，您会听到忙音，它由480赫兹和620赫兹音调组成，响半秒停半秒，如此循环往复，听起来是这样的：

• 单击此处收听忙音

电话带宽

 为了能够传输更多的长途电话，传输的频率带宽限制在3,000赫兹左右。您声音里所有低于400赫兹和高于3,400赫兹频率的声音都被滤除了。这也是为什么有些人的声音在电话里听起来有点特别。比较以下两种声音：

• 单击此处收听正常声音。
• 单击此处收听同一个人在电话里的声音。

通过下列声音文件您能发现电话的确滤除了一些频率的声音：

• 1,000赫兹音调
• 2,000赫兹音调
• 3,000赫兹音调
• 4,000赫兹音调
• 5,000赫兹音调
• 6,000赫兹音调

给您认识的人打电话，同时在您的电脑上播放1,000赫兹的声音文件。他应该能清楚地听到此音调。他还能听到2,000和3,000赫兹的音调。但是，他在收听4,000赫兹音调时就会有困难，而他根本无法听到5,000或6,000赫兹的音调！ 那是因为电话公司已经把它们完全删掉了。

有关电话、电话网络及相关技术的更多信息，请查看下一页上的链接。

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