Telefonapparat

Im Telefonapparat wird der Schall durch ein Mikrofon in elektrische Signale gewandelt und beim Empfänger wieder als Schallwellen ausgegeben. Ursprünglich geschah die Umwandlung in elektrische Signale durch induktive Umsetzung der Schwingungen einer Membran mit einem Magneten und einer Spule in elektrische Spannungen oder durch variable Dämpfungen eines gleichmäßigen Stromes entsprechend der Schallfrequenz. Die Ausgabe der empfangenen elektrischen Signale als Schallwellen geschieht durch kleine Lautsprecher. Der Frequenzgang ist von 300 Hz bis etwa 3400 Hz eingeengt, was für die Verständlichkeit der Sprache ausreicht.

Diese Telefonapparatur befand sich anfangs in einem Gehäuse,ins Lautsprecher und Mikrofon mit Sprech- und Hörtrichtern fest eingebaut waren. Später wurden diese Teile einzeln an beweglichen Kabeln aus dem Gerät herausgeführt und in der Weiterentwicklung in einem gemeinsamen, "Hörer" genannten, Handapparat zusammengefasst.

Mit dem Vermittlungssystem beziehungsweise dem Wähldienst wird von einem Telefon aus die Verbindung zu einem gewünschten Teilnehmer beziehungsweise dessen Telefonapparat hergestellt. Zur selektiven Verbindung mit einem anderen Fernsprechteilnehmer wurde in den Anfangszeiten der Fernsprechtechnik zunächst die Vermittlungsstelle ("Amt") angerufen und der Vermittlungswunsch mitgeteilt. Das Vermittlungspersonal stellte die gewünschten Verbindungen manuell durch Umstöpseln von Kabeln an einer Schalttafel her.
Technische Weiterentwicklungen führten zu dem Selbstwähldienst mittels einer drehbaren Wählscheibe (Nummernschalter). Hierbei wurde die gewählte Ziffer durch die entsprechende Anzahl von Stromunterbrechungen, der Impulswahl, an die Vermittlungsstelle gesendet. Dort wurde über elektromechanische Schalter, so genannte Hebdrehwähler oder später über Edelmetall-Motor-Drehwähler (EMD) beziehungsweise bei Nebenstellenanlagen über Relais-Kaskaden, der elektrische Verbindungsweg zu dem gewünschten Teilnehmer durchgeschaltet.

Heute ist die Wählscheibe allgemein durch ein Tastenfeld ersetzt. Anstelle des Impulswahlverfahren ist bei digitalen Ortsvermittlungsstellen auch das weitaus schnellere Mehrfrequenzwahlverfahren (MFV), auch als Tonwahlverfahren genannt, möglich. Hierbei werden die Ziffern durch zwei sich überlagernde Töne unterschiedlicher Frequenz repräsentiert, welche von der Vermittlungsstelle erkannt werden. In dem Englischen wird dieses Verfahren als „dual tone multi-frequency“ (DTMF) genannt.

Das Übertragungsmedium für die Telefonsignale sind bis heute hauptsächlich eigene Kabelnetze der Telefongesellschaften. Vor allem durch die Autotelefone und Mobiltelefone wurden zunehmend auch kabellose Funkkanäle für die Telefonie benutzt.
Zu Anfang liefen von jedem Telefon zwei Drähte an "Telegrafenmasten" zu einer Zentralstelle, wo sie mit den Drähten des anderen Gesprächsteilnehmers verbunden wurden. Bei diesem Prinzip gab es bald die von historischen Fotos bekannten unübersehbaren Gewirre von Leitungen und Telegrafenmasten in den Städten. Daher wurden bald vieladrige Telefonkabel entwickelt, die unterirdisch verlegt wurden.

Die Geschichte des Telefons beginnt eigentlich 1837, als der US-Amerikaner Samuel Finley Morse den Morsetelegraphen konstruierte. Damit wurde die für das Telefon wichtige Vorbedingung der Ãœbermittlung von Signalen durch elektrische Stromleitungen bereits in die Praxis umgesetzt. 1854 legte der Pariser Telegrafenbeamte Charles Bourseul (1829-1912) ein Referat über mögliche Techniken der elektrischen Sprachübertragung vor. Dem folgten praktische Entwicklungen von grundsätzlich funktionierenden Telefonapparaten unter anderem von Antonio Meucci, Johann Philipp Reis und Alexander Graham Bell. Von diesen frühen Erfindern hatte jedoch ca. Bell die organisatorischen Fähigkeiten, das Telefon über die Labor-Versuchsapparatur hinaus als Gesamtsystem zur Marktreife zu bringen. So brachte Bell 1876 in Boston (Massachusetts) das Telefon erstmals zur praktischen Anwendung.

Post Telefon 1950er Jahre

Bells Gerät bestand jeweils aus einem Mikrofon und einem Lautsprecher-Teil, die baugleich aus einer biegsamen Metallmembran und einem Hufeisenmagneten bestanden, sowie einem einfachen Verbindungsdraht. Der Magnet war mit einer Drahtspule umwickelt, durch die ein Gleichstrom mit konstanter Grundspannung floss. Die durch das Sprechen erzeugten unterschiedlich starken Schallwellen versetzten die "Mikrofon"-Membran in Schwingungen, die sich ihrerseits auf den Magneten übertrugen und dadurch die Amplitude der Spannung (Modulationsspannung) veränderten. Die auf diese Weise in elektrische Signale umgewandelten Schallwellen wurden über eine Drahtverbindung zu dem Empfängertelefon weitergeleitet. In dessen "Lautsprecher" fand nun der umgekehrte Prozess statt, indem die ankommende Modulationsspannung ihrerseits die Membran in Schwingungen versetzte und dadurch wieder in entsprechende Schallwellen umwandelte. Durch die Erfindung des Kohlemikrofons 1878 wurde die Übertragungsqualität des gesprochenen Wortes wesentlich verbessert.

Fernsprecher

Für den Aufbau von Telefonverbindungen wurde zunächst die sogenannte Handvermittlung eingesetzt. Um dem Anwender die Möglichkeit zu geben, selber seine Verbindung aufzubauen, begann Almon Strowger 1888 mit der Entwicklung eines automatischen Telefonvermittlungssystem. Am 10.März 1891 patentierte Almon Strowger dieses Vermittlungssystem (Automatic Telephone Exchange) unter der US Patent Nr. 447,918 [1] (http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=447,918.WKU.&OS=PN/447,918&RS=PN/447,918) . Bei diesem System waren in dem Telefon für die Einer, Zehner und Hunderter der zu wählenden Rufnummer je eine Taste montiert, welche der Ziffer entsprechend häufig gedrückt werden musste. Die Bedienung war entsprechend umständlich und fehleranfällig und der Installationsaufwand hoch, da jede Taste über eine eigene Leitung mit der Vermittlungsstelle verbunden war.
Weitere Selbstwahleinrichtungen für das Telefon folgten, wie der am am 11. Januar 1898 von A. E. Keith und die Brüder John and Charles J. Erickson, die Mitarbeiter der "Strowger Automatic Telephone Exchange Company" waren, unter der US patent No. 597,062 [2] (http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=597,062.WKU.&OS=PN/597,062&RS=PN/597,062) patentierte "Strowger finger-wheel sub station dial". Durch dieses Gerät wurde die Anzahl an Leitungsadern zur Übertragung der Wahlinformationen auf zwei reduziert.
Am 18. Mai 1923 patentierte der Franzosen Antoine Barnay den über lange Zeit in Telefonen gebräuchlichen Nummernschalter der mit dem sogeannten Impulswahlverfahren arbeitet.

1955 wurde von den Bell Telephone Laboratories das Mehrfrequenzwahlverfahren (MFV) entwickelt. Diese Art der Telefonwahl über Tasten ist heute die gebräuchliste Form bei analogen Telefonen.

Post Telefon 1970er Jahre

Mit der modernen Elektronik und Computertechnologie konnten die elektromechanischen Elemente durch Halbleiter-Bauteile ersetzt werden, die wesentliche Verkleinerungen des Gerätes erlaubten und Ausstattungen mit stets mehr zusätzlichen Funktionen erlaubten und sowohl die Bedienung vereinfachen als auch andere Nutzungsmöglichkeiten - beispielsweise die akustische Raumüberwachung - bieten. Während beispielsweise die Anrufsignalisierung zunächst über eine elektromechanische Klingel erfolgte, ist diese jetzt durch einen elektronischen, meist einstellbaren Tonruf ersetzt. Zusätzliche Merkmale sind unter anderem Rufnummernübermittlung abgehender und ankommender Rufe, Nummernspeicher (Telefonbuch, Kurz- oder Direktwahl), Anrufweiterleitung, Konferenzschaltungen, und Freisprechen. Darüber hinaus ist das Telefon selbst mittlerweile gelegentlich als Geräteeinheit mit weiteren Endgeräten wie Anrufbeantworter (meist mit Fernabfrage) und Telefax (siehe Bürosysteme ) kombiniert.

Neben seiner primären Funktion für die Sprachkommunikation ist das Telefon mitsamt der hierfür notwendigen Übertragungs- und Vermittlungstechnik wesentlicher Bestandteil eines globalen Nachrichtennetzes, über das neben der Sprache Informationen jeder Art übertragen werden können.

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