Telefons

Apm. 1910.g. pastkarte - vīrietis un sieviete runā pa telefonu

Telefons (no grieķu: τῆλε (tele) — 'tālu' un φωνή (fōne) — 'balss') jeb tālrunis ir sakaru ierīce, kas pārraida cilvēka runu elektrisku signālu veidā. Par tā izgudrotāju parasti uzskata Aleksandru Greiemu Bellu, kas telefonu izgatavoja Bostonā 1876. gadā, kaut arī ir citi varianti par tā izcelsmi.^[1]

Telefona uzbūve vienkāršākajā variantā ir elektriskā ķēdē saslēgts jutīgs mikrofons (kuru izveidošana un uzlabošana bija svarīga telefona radīšanas daļa) un skaļrunis. Šīs abas ierīces iebūvē telefona klausulē, lai arī agrāk, 20. gadsimta sākumā, bija sastopami telefoni, kam šie komponenti bija atsevišķi.

Iedalījums

Parasti ar vārdu telefons saprot fiksēto telefona līniju gala iekārtu. Vēl ir arī mobilie telefoni un radiotelefoni. Radiotelefonu pieslēdz pie parastās telefona līnijas un tā bāzes stacija pieder lietotājam. Mobilo telefonu pieslēdz tieši pie sakaru tīkla un bāzes stacijas pieder telekomunikāciju uzņēmumam. Abos šajos gadījumos telefons ar telefonu tīklu ir saistīts tikai ar radiosakariem. Vēl, it īpaši pēdējā laikā, atsevišķi izdala VoIP (Voice over IP) telefonus. Tos pieslēdz tieši pie datortīkla un būtībā tie ir specializēti datori, kas skaņu pārraida, izmantojot IP protokolu (transporta slāņa protokoli var būt dažādi, bet labāk standartizētie ir SIP un RTP). Lai arī GSM un UMTS mobilie telefoni ir specializēti datori, tos iedala atsevišķi, tāpēc, ka tie lieto specifiskus standartus (ne IP).

Analogais telefona aparāts

Runas pārvēršanai elektriskos signālos sākotnēji telefona aparātos lietoja ogles mikrofonus. Ogles mikrofons ir ar ogles pulveri pildīta kapsula, kurā esošais pulveris gaisa svārstību ietekmē maina elektrisko pretestību. Telefona aparāta elektriskais kods ir šāds: nolikta klausule — telefonam nav līdzstrāvas pretestības. Zvana ķēde ir pieslēgta caur 1 μF kondensatoru. Paceļot klausuli, noslēdzas līdzstrāvas ķēde, kurā ir ieslēgts mikrofons, telefons un ciparripa.

Impulsu ciparripa

Ciparripa, sastādot numurus, līnijas līdzstrāvas ķēdē rada apmēram 0,1 sekundi garu pārtraukumu virkni. Šos pārtraukumus reģistrē telefona centrāle. Sekundi garš intervāls starp pārtraukumiem tiek uzskatīts par nākamo ciparu. Noraidot ciparu 1, līnijā tiek padots viens pārtraukums, noraidot 0, desmit pārtraukumi.

Tonālais numursastādītājs

Visbiežāk lieto DTMF, kurā katram taustiņam (ciparam) atbilst skaņas trakta frekvenču joslā ietilpstošu frekvenču pāris. Latvijā tonālo numursastādītāju pielietošana kļuva iespējama līdz ar Lattelekom tīkla digitalizāciju.

Zvana trakts

Sarunas trakts

Uzbūve

Telefona aparāts sastāv no:

mikrofona,
telefona kapsulas (tos abus iebūvē klausulē (dažreiz visu aparātu iebūvē klausulē)),
zvana (var būt elektromagnētisks zvans, bet mūsdienās bieži vien lieto elektroniskas ierīces (ar pjezoelektrisku skaļruni)),
līnijas saskarnes (transformators pretkompensācijas shēmas),
ciparripas vai tastatūras (to lieto, lai ievadītu sazvanāmo telefona numuru)
slēdža (kas saslēdzas, paceļot klausuli, tas telefona līnijai pieslēdz ciparripu/tastatūru un klausuli).

Mūsdienās lietotie analogie telefonu aparāti tika konstruēti, lai būtu lēti, vienkārši un ar mazām uzturēšanas izmaksām. (Agrīnajās konstrukcijās, piemēram, bija baterija, kas bija regulāri jāmaina, jo to laiku centrāles nenodrošināja barošanas spriegumu).

Ja balss vietā jāpārsūta attēli, lieto faksa aparātu. Ja jāpārsūta dati, lieto modemu. No telefona tīkla skatupunkta šīs ierīces neatšķiras no telefona aparāta. Fakss sastāv no skenera, printera un modema.

Darbība

Zvana trakts. Sākumā telefonam klausule ir nolikta un pie līnijas ir pieslēgts zvans (vai kaut kas funkcionāli tamlīdzīgs). Tad, kad centrālē uz attiecīgo numuru ienāk ienākošais zvans un līnija nav aizņemta (klausule nav pacelta), centrāle līnijā palaiž aptuveni 100V maiņspriegumu, kas darbina zvanu. Tad, kad paceļ klausuli, centrāle savieno ar izsaucēju.
Sarunas trakts. Paceļot klausuli, līnijai tiek pieslēgts sarunas trakts.

Sarunas traktam ir 60 omu līdzstrāvas pretestība. Pēc tā centrāle nosaka, ka ir pacelta klausule. Saņemot gatavības signālu (nepārtraukts signāls, 200 Hz), var sākt numura pārraidi (ar ciparripu vai tastatūru). Centrāle uztver ciparripas raidītos impulsus vai frekvences.

Ciparripa sastāv no pārtraucēja kontaktiem un tai griežoties līnijā tiek nosūtīti īsi impulsi. Ciparripas griešanās ātrumu kontrolē, lai impulsu nosūtīšanas ātrums būtu pēc iespējas nemainīgs. Katram ciparam atbilst noteikts impulsu skaits. 1 — 1, 2 — 2, ..., 9 — 9, 0 — 10. Ciparripa līnijā veido pārtraukumus. Pārtraukuma garums ir 1/10 sekundes. Lai ievadītu vienāda garuma dažāda sastāva telefonu numurus, var būt nepieciešams dažāds laiks. (piemēram, 1000090 vajadzēs vairāk laika kā 1011112). Sākotnējās soļu meklētāju un dekāžu soļu meklētāju centrālēs katrs impulss pārslēdza soļu meklētāju par vienu pozīciju.

20. gs. 60. gados tika ieviesta DTMF tehnoloģija. Tur lieto tastatūru. Katra poga līnijā nosūta divu frekvenču kombināciju. Viena no frekvencēm ir zem 1000Hz, otra ir virs 1000Hz. Iespējamas 4 zemās un 4 augstās frekvences, kas nodrošina iespēju izveidot tastatūras ar 16 pogām. Sākotnēji šo tehnoloģiju lietoja līnijām starp centrālēm, bet tur bija dažas problēmas ar neautorizētu piekļuvi (phreaking). Šeit, atšķirībā no ciparripas, visus ciparus var ievadīt vienādi ātri, turklāt tas ir ātrāk kā cipara "1" (ātrākā cipara) ievadīšana ar ciparripu. Lielākajai daļai telefonu tastatūru ir 12 pogas, tāpēc tur pēdējo no augstākajām frekvencēm neizmanto.

Paceļot klausuli, slēdzis atslēdz zvanu un pieslēdz klausuli un tastatūru (ciparripu) (sarunas traktu).

Zvana traktam nav līdzstrāvas pretestības, bet ir tikai maiņstrāvas pretestība, ko nodrošina 1 μF kondensators.