Telèfon:

Telèfon, instrument de comunicació, dissenyat per a la transmissió de veu i altres sons fins llocs remots mitjançant l'electricitat, així com per a la seva reproducció. El telèfon conté un micròfon (transmissor) que rep l'impacte d'ones de so. El micròfon transforma les vibracions en impulsos elèctrics. El corrent elèctric així generada es transmet a distància. Un altaveu (receptor) torna a convertir el senyal elèctric en so

En el llenguatge col·loquial, la paraula “telèfon” també designa tot el sistema al que va connectat un aparell de telèfon. Un sistema que permet enviar no només veu, sinó també dades, imatges o qualsevol altre tipus d'informació que pugui codificar-se i convertir-se en senyal sonor. Aquesta informació viatja entre els distints punts connectats a la xarxa. La xarxa telefònica es compon de totes les vies de transmissió entre els equips dels abonats i dels elements de commutació que serveixen per a seleccionar una determinada ruta o grup d'elles entre dues abonats.

Evolució:

En 1854, l'inventor francès Xerris *Bourseul va plantejar la possibilitat d'utilitzar les vibracions causades per la veu sobre un disc flexible o diafragma, amb la finalitat d'activar i desactivar un circuit elèctric i produir unes vibracions similars en un diafragma situat en un lloc remot, que reproduiria el so original.

Alguns anys més tarda, el físic alemany Johann Philip Reis va inventar un instrument que transmetia notes musicals, però no era capaç de reproduir la veu humana. En 1877, després d'haver descobert que per a transmetre la veu només es podia utilitzar corrent continu, l'inventor nord-americà d'origen escocès Alexander Graham Bell va construir el primer telèfon capaç de transmetre i rebre veu humana amb tota la seva qualitat i el seu timbre.

Telèfon magnètic de Bell:

El conjunt bàsic de l'invent de Bell estava format per un emissor, un receptor i un únic cable de connexió. L'emissor i el receptor eren idèntics i contenien un diafragma metàl·lic flexible i un imant amb forma de ferradura dintre d'una bobina. Les ones sonores que incidien sobre el diafragma ho feien vibrar dintre del camp de l'imant. Aquesta vibració induïa un corrent elèctric en la bobina, que variava segons les vibracions del diafragma. El corrent viatjava pel cable fins el receptor, on generava fluctuacions de la intensitat del camp magnètic d'aquest, fent que el seu diafragma vibrés i reproduís el so original. Vegi's Magnetisme. Els telèfons antics usaven un únic dispositiu com transmissor i receptor. Els seus components bàsics eren un imant permanent amb un cable enrotllat que ho convertia en electroimà i un fi diafragma de tela i metall sotmès per força d'atracció de l'imant. La força de la veu, quan ones de so, provocava un moviment del diafragma, que al seu torn generava un minúscul corrent; alterna en els cables de l'electroimà. Aquests equips eren capaços de reproduir la veu, encara que tan feblement que eren poc més que una joguina. La invenció del transmissor telefònic de carboni per Emile Berliner constitueix la clau en l'aparició del telèfon útil. Consta d'uns grànuls de carboni col·locats entre unes làmines metàl·liques denominades elèctrodes, una de les quals és el diafragma, que transmet variacions de pressió a dites grànuls. Els elèctrodes condueixen l'electricitat que circula a través del carboni. Les variacions de pressió originen al seu torn una variació de la resistència elèctrica del carboni. A través de la línia s'aplica un corrent continu als elèctrodes, i el corrent continu resultant també varia. La fluctuació d'aquest corrent a través del transmissor de carboni es tradueix en una major potència que la inherent a l'ona sonora original. Aquest efecte es denomina amplificació, i té una importància crucial, doncs fins llavors un transmissor electromagnètic només era capaç de convertir energia, i sempre produïa una energia elèctrica menor que la qual conté l'ona sonora.

Telèfons posterior i telèfons actuals:

Posterios:

En els receptors dels telèfons més moderns, l'imant va passar a ser pla com una moneda i el camp magnètic que actuava sobre el diafragma de ferro era de major intensitat i homogeneïtat. Els transmissors duien un diafragma molt fi muntat sota una reixeta perforada. En el centre del diafragma havia un petit *receptáculo amb els gránuls de carboni. Les ones sonores que travessen la reixeta provoquen un vaivé del receptàcul. En el moviment descendent, els gránuls queden compactats i produeixen un augment del corrent que circula pel transmissor. Atès que el transmissor de carboni no resultava pràctic a l'hora de convertir energia elèctrica en pressió sonora, els telèfons van ser evolucionant cap a receptors separats dels transmissors. Aquesta disposició permet col·locar el transmissor prop dels llavis per a recollir el màxim d'energia sonora, i el receptor en l'auricular, la qual cosa elimina els molests sorolls de fons. En aquests telèfons, el receptor seguia sent un imant permanent amb un enrotllament de fil conductor, però amb un diafragma d'alumini subjecte a una peça metàl·lica. Els detalls del disseny han experimentat enormes millores, però el concepte original continua permetent equips robusts i eficaços.

Actuals:

L'equivalent elèctric de l'imant permanent és una substància plàstica denominada electret. Igual que un imant permanent produeix un camp magnètic permanent en l'espai, un electret genera un camp elèctric permanent en l'espai. Tal com un conductor elèctric que es mou en el si d'un camp magnètic indueix un corrent, el moviment d'un elèctrode dintre d'un camp elèctric pot produir una modificació del voltatge entre un elèctrode mòbil i altre estacionari en la part oposada del electret. Encara que aquest efecte es coneixia d'antic, va anar només una curiositat de laboratori fins l'aparició de materials capaços de conservar una càrrega electrostàtica durant anys. Els transmissors telefònics actuals es basen actualment en aquest efecte, en comptes d'en la variació de la resistència dels grànuls de carboni en funció de la pressió. Avui dia els micròfons de carboni han estat substituïts per micròfons de electrets, que són més petits i barats, reprodueixen millor el so i són més robusts que aquells. L'amplificació del senyal s'aconsegueix utilitzant circuits electrònics (de transistors i/o circuits integrats). El receptor és normalment un altaveu de petit diàmetre, sigui de diafragma o de con vibrant.

Parts del telèfon:

L'aparell telefònic consta d'un transmissor, un receptor, una alarma acústica, un dispositiu marcador i un circuit *supresor d'efectes locals. Si es tracta d'un aparell de dues peces, el transmissor (micròfon) i el receptor (auricular) van muntats en el microtelèfon, el timbre es troba en la base i l'element de marcat i el circuit supressor d'efectes locals poden estar en qualsevol de les dues parts, però, en general, van junts. Els telèfons més complexos poden dur un micròfon i un altaveu en la peça base, a part del transmissor i el receptor en el microtelèfon. En els telèfons sense fil, el cable del microtelèfon se substitueix per un enllaç de ràdio entre aquest i la base, encara que segueix tenint un cable per a la línia. Els telèfons mòbils o cel·lulars solen ser d'una sola peça, i els seus components en miniatura permeten combinar la base, el micròfon i l'auricular en un element portàtil que es comunica amb una estació remota de ràdio. No precisen línia ni cables per a l'auricular.

Actualment, els telèfons porten teclat, enves de disc, i utilitzen un sistema de tons.

Vies de transmisió:

Els primers sistemes telefònics utilitzaven cables d'acer o de coure per a transmetre el senyal elèctric. No obstant això, a mesura que el volum de cridades i la distància entre les centrals de commutació va créixer, va ser necessari utilitzar altres vies de transmissió. Les més usades són el cable coaxial i submarí, per ràdio (sigui per microones o per satèl·lit) i avui dia la fibra òptica. La connexió entre les centrals telefòniques i els abonats es realitzen encara utilitzant un parell de cables de coure per a cada abonat. No obstant això, en algunes grans ciutats ja s'han començat a substituir aquests per fibra òptica.

Telefonia per onda portadora:

Utilitzant freqüències superiors al rang de veu, que va des dels 4.000 fins diversos milions de cicles per segon, o hertz, es poden transmetre simultàniament fins 13.200 cridades telefòniques per una mateixa conducció (cable *coaxial, cable submarí, microones…). Les tècniques de telefonia per ona portadora també s'utilitzen per a enviar missatges telefònics a través de les línies normals de distribució sense interferir amb el servei ordinari. A causa del creixement de grandària i complexitat dels sistemes, s'utilitzen amplificadors d'estat sòlid, denominats repetidors, per a amplificar el senyal a intervals regulars.

Cable Coaxial:

El cable coaxial, que va aparèixer en 1936, utilitza una sèrie de conductors per a suportar un gran nombre de circuits. El cable coaxial modern està fabricat amb tubs de coure de 0,95 cm de diàmetre. Cadascun d'ells duu, just en el centre del tub, un fil fi de coure subjecte amb discos plàstics aïllants separats entre si uns 2,5 cm. El tub i el fil tenen el mateix centre, és a dir, són coaxials. Els tubs de coure protegeixen el senyal transmès de possibles interferències elèctriques i eviten pèrdues d'energia per radiació. Un cable, compost per 22 tubs coaxials disposats en anells encastats en polietilè i plom, pot transportar simultàniament 132.000 converses telefòniques.

Cables submarins:

El servei telefonia transoceànica es va implantar comercialment en 1927 utilitzant transmissió per ràdio. No obstant això, el problema de l'amplificació va frenar l'estesa de cables telefònics fins 1956, any que va entrar en servei el primer cable telefònic submarí transoceànic del món, que connectava Terranova i Escòcia utilitzant cables coaxials.

Telefonia per microones:

En aquest mètode de transmissió, les ones de ràdio que es troben en la banda de freqüències molt altes, i que es denominen microones, s'utilitzen com portadores de senyals telefònics i es transmeten d'estació a estació. Atès que la transmissió de microones exigeix un camí expedit entre estació emissora i receptora, la distància mitja entre estacions repetidores és d'uns 40 km. Un canal de microones pot transmetre fins 600 converses telefòniques.

Telefonia per satèlit:

En 1969 es va completar la primera xarxa telefònica global sobre la base d'una sèrie de satèl·lits en òrbites estacionàries a una distància de la Terra de 35.880 km. Aquests satèl·lits van alimentats per cèl·lules d'energia solar. Les cridades transmeses des d'una antena terrestre s'amplifiquen en el satèl·lit i es retransmeten a estacions terrestres llunyanes. La integració dels satèl·lits i els equips terrestres permet dirigir cridades entre diferents continents amb la mateixa facilitat que entre llocs molt pròxims. Gràcies a la digitalització de les transmissions, els satèl·lits de la sèrie global Intelsat poden retransmetre simultàniament fins 33.000 cridades, així com diferents canals de televisió.

Fibres Optiques:

Un dels grans avanços en les comunicacions ha estat l'ús de senyals digitals. En telefonia, el senyal es digitalitza a l'arribar a la central de commutació. La comunicació entre centrals telefòniques és digital, amb el que es redueix el soroll i la distorsió i es millora la qualitat i el capacitat.

Telefonia Móbil o Celular:

Els telèfons mòbils o cel·lulars són en essència uns radiotelèfons de baixa potència (vegi's Ràdio cel·lular). Les cridades passen per transmissors de ràdio col·locats dintre de petites unitats geogràfiques cridades cèl·lules. Les cèl·lules cobreixen la gairebé totalitat del territori, però especialment les zones habitades i les vies de comunicació (com carreteres i vies de ferrocarril) des d'on es realitzen la majoria de les cridades. Els transmissors de ràdio estan connectats a la xarxa telefònica, el que permet la comunicació amb telèfons normals o entre si. Cèl·lules contigües operen en distintes freqüències pera evitar interferències. Atès que els senyals de cada cèl·lula són massa febles per a interferir amb les d'altres cèl·lules que operen en les mateixes freqüències, es pot utilitzar un nombre major de canals que en la transmissió amb radiofreqüència d'alta potència. Quan un usuari passa d'una cèl·lula a una altra, la transmissió ha de canviar de transmissor i de freqüència. Aquest canvi es deu realitzar a alta velocitat perquè un usuari que viatja en un automòbil o tren en moviment pugui continuar la seva conversa sense interrupcions. La modulació en freqüència de banda estreta és el mètode més comú de transmissió i a cada missatge se li assigna una portadora exclusiva per a la cèl·lula des de la qual es transmet. Avui en dia ja existeixen telèfons mòbils multibanda que poden utilitzar dos o tres portadores alhora, amb el que es redueix la possibilitat que el telèfon perdi el senyal. Els telèfons mòbils digitals es poden utilitzar en qualsevol país del món que utilitzi el mateix sistema de telefonia mòbil. També existeixen telèfons mòbils que permeten l'accés a Internet, la transmissió i recepció de fax, i fins i tot videotelèfon.