电话机

**電話**（和製漢語：電話，舊譯：德律風，英語：telephone，義大利語：**telefono**，德語：**Telefon**）出自希臘語：τῆλε（tēle，意為「遠」）和 φωνή（phōnē，意為「聲音」），指一種可以傳送與接收聲音的遠程通訊裝置。早在十八世紀歐洲已有「電話」一詞，用來指用線串成的話筒（以線串起杯子）。電話的專利擁有權屬於亞歷山大・格拉漢姆・貝爾，早期電話機的原理為：說話聲音為空氣裡的複合振動，可傳輸到固體上，透過電脈波於導電金屬上傳遞，內含電磁鐵。美國國會 2002 年 6 月 15 日 269 號決議確認安東尼奧・穆齊為電話的發明人。穆齊於 1860 年首次向公眾展示他的發明，並在紐約的義大利語報紙上發表關於這項發明的介紹，但是因為穆齊家中是貧困，1874 年未能延長專利期限。1860 年菲利普 - 雷斯也發明一種基本的電話。貝爾於 1876 年 3 月申請電話的專利權。

電話的基本元件包括將聲音轉換為訊號的麥克風（發射器）及可以將訊號還原為聲音的耳機（接收器）。此外，大部份的電話都有鈴或蜂鳴器，可以發出聲音，提醒有人打電話來，也有撥號盤，若要打電話給其他人時可以輸入電話號碼。在 1970 年代以前的電話是用旋轉式的撥號轉盤撥號，但 AT&T 在 1963 年發表雙音多頻的按鈕式撥號盤，後來撥號轉盤也都被按鈕所取代。。電話的麥克風和耳機大部份會整合成電話聽筒，在打電話時有手拿著，麥克風和耳機分別放在口及耳朵的旁邊。發射器可以將音波轉換為訊號，藉由電話線路傳送到受話端，受話端將訊號轉換為耳機（或是喇叭）中的聲音。

歷史上對電話的改進和發明包括：碳粉話筒、人工交換板、撥號盤、自動電話交換機、程控電話交換機、雙音多頻撥號、語音數位採樣等。近年來的新技術包括，ISDN、DSL、網路電話、類比式行動電話系統和數字移動電話等。

這一行業通常分為電話裝置製造商和電話網路業者。在歷史上，網路業者通常都擁有全國性的壟斷。近年來，隨著全球電信市場的開放和整合以及技術的發展，逐漸出現多家運營商在同一市場競爭的局面。例如，貝爾系統，即 AT&T 的下屬公司曾擁有美國電話市場的 80%。1984 年，由於美國司法部反壟斷訴訟，貝爾系統被迫分割成多個獨立的地方貝爾公司。

電話最早只是設計作為簡單的語音通訊使用，但許多現代的電話（特別是行動電話）增加許多額外的功能。例如答錄機、傳送接收文字訊息、拍攝及顯示相片或影片、播放音樂及上網，現在移動電話的趨勢是整合移動電話通訊及大部份相關的運算功能，稱為智慧型手機。

## 發展歷史

## 基本原理

傳統的固網電信電話系統，也稱為「普通老式電話服務」（POTS）會將控制線及音訊線放在同様的絕緣雙絞線（圖中的 C，下同）上，也就是電話線。訊號裝置（參考左圖）包括鐘、蜂鳴器、燈光或其他裝置（A7）提醒使用者有來電，數字按鈕或是電話撥號轉盤（A4）可以輸入要打的電話號碼。固網電信服務中最大的開銷就是在電話線路，因此電話會將雙方的通話都由同一對絞線來傳送。絞線減少電磁干擾及串擾的效果比單一線或是一對沒有絞的線要好。麥克風接收到的聲音會轉換為電波送出，此訊號會比對方說話傳送過來的訊號要強，但在側音中一方講話的訊號不會蓋過對方說話傳來的訊號，因為混合線圈（A3）會將送到聽筒的聲音減掉麥克風的聲音。接線盒（B）抑制雷擊及進行阻抗匹配根據電話線的長度，使資訊最大。電話也會針對室內線路長度作對應的調整（A8）。電話線上的電壓相對地是負的，以減少伽凡尼腐蝕。負電壓會吸引正的金屬離子到電線上。

## 運作細節

固網電信會包括一個切換開關（A4）及一個警示裝置，多半是蜂鳴器（A7），當電話掛上（on hook）時，開關開路，警示裝置會連接到電話線，其他裝置是在電話未掛上（off hook）時連接到電話線，包括傳送器（麥克風，A2）、接收器（喇叭，A1），以及其他撥號、濾波（A3）及放大用的裝置。

當發話方想要打電話時，會將電話聽筒拿起，會藉由一個槓桿使切換開關導通（A4），因此傳送器（麥克風）、接收器（喇叭）及其他音訊相關元件會有電。電話未掛上的電路阻抗較低（小於 300 歐姆），因此會產生直流電流，送到交換機。交換機偵測到電流，將電話線連接一數位接收電路，並且送出撥號音通知發話方已可以撥號。若是使用現代的按鈕式電話，發話方在按鍵上按受話方的電話號碼，透過電路產生給交換機接收的雙音多頻訊號雙音多頻。若是轉盤式電話利用脈波撥號方式以脈波表示電話號碼，因此交換機可以收到電話號碼（到 2010 年止許多交換機仍可以處理脈波撥號）。若受話方的電話沒有忙線，交換機送出間歇式的電話鈴訊號給受話方（北美及英國是交流 75V，德國則是交流 60V），提醒受流方有電話打來了。若受話方的電話忙線，交換機送出忙音給發話方，但若受話方有安裝插撥機能，交換機會送出間歇式的告知音，告知有來電。

電話的蜂鳴器（A7）透過一個電容器連接到電話線，因此直流訊號無法通過，只有交流的振鈴訊號才能通過。當電話掛上時不消耗電流（在不考慮電話上的燈或其附加裝置的情形下），但電話線上會持續的有直流電壓。交換機電路（D2）會送交流訊號啟動蜂鳴器，告知有來電。在沒有自動交換機的時代，電話會有手搖的電話磁石產生振鈴電壓給交換機或線上的其他電話。當固網電信掛上（on hook）時，電話交換機的線路偵測到上面沒有直流電流，因此知知道此電話未使用。當發話方開始打電話時，交換機送出振鈴訊號，當受話方拿起聽筒時，會觸發一個雙重的切換開關，切斷警示裝置，並且導通電話中的音訊裝置，因此會從電話線上抽取電流。確認此電話在使用中。交換機線路會將振鈴訊號切掉，兩台電話都是可使用的，藉由電話線路連線。只要雙方的切換開關都導通（off hook），雙方就可以通話。若任何一方結束通話，將電話聽筒放回電話上，線上直流電流中斷，告知交換機這通電話已結束了。

若通話雙方不是連接同一個交換機，訊號會透過交換機之間的中繼鏈結來連接，現在的電信網路中，這部份的連接會用光纖通訊及數位多路系統進行，相關遠距離的通訊可以透過衛星通訊進行。

大部份的固網電信，其麥克風及喇叭都會放在聽筒中。麥克風（A2）是由電話線供電，會產生其頻率及振幅都會依到達隔膜的聲音來變化的調變電子訊號。電流會延電話線傳送到交換機，再送到另一個電話。當訊號通過接收器（A3）的聲圈時，變化的電流使接收器的隔膜會產生對應的振動，因此可以複製原來發話端的聲音。

除了麥克風及喇叭外，也有其他電路避免麥克風訊號及喇叭訊號相互干擾，這是藉由混合線圈（A3）達到的。電話線上進來的訊號會通過電阻（A8）及線圈（A3）通到喇叭（A1），因為電阻及線圈的阻抗比麥克風（A2）要低，因此幾乎所有的進來的訊號都會到喇叭，不會到麥克風。

同時電話線上的直流電壓產生了直流電流，會分為電阻 - 線圈（A8-A3）及麥克風 - 線圈（A2-A3）兩個路徑，延著麥克風 - 線圈路徑的直流電流會因聲音轉換為交流電流，只通過線圈（A3）主繞組的上方路徑，主繞組上方路徑的圈數比下方的略小，因此部份的電流會回到喇叭，但主要的會透過電話線送出。

架線工的聽筒是專門為測試電話線路而設計的電話機，也可以直接接到架空電纜或是其他基礎裝置的元件上。

## 固網電信系統

固網電信系統通常稱為公用電話交換網。在交換機與使用者之間通常以銅線連接。近年來，光纖部分地替代銅線。通話所使用的頻率範圍為 0-3.5 千赫茲。更高的頻率在接入交換局時被濾掉。類比話音訊號進一步被採樣量化成為數位訊號，以便在數位交換傳輸網路中傳遞。

端局是指使用者擁有直接連線連接的交換機。使用者線是指使用者與端局之間的線路。中繼線是指連接不同交換機的電路。中繼線群是指一組介於同樣兩個交換機之間的中繼續。

自動電話系統通常使用數位組合來代表和定址不同的使用者，這也就是電話號碼。電話號碼系統通常會區分本地電話、長途電話和國際電話。撥打本地電話通常可以直接撥本地號碼。長途電話則需撥國際冠碼［國際電信聯盟（ITU） 推薦使用「0」），加國內長途區號和本地號碼。國際電話則需撥國際長途字冠（ITU 推薦使用「00」）、國際長途區號、國內長途區號和本地號碼。美國和加拿大使用「1」作為國內長途字冠，「011」為國際長途字冠。 國際長途區號請參見國際長途電話區號表。

大型企業或機構通常會使用專用電話交換機（PBX）。專用交換機使用系統內部的號碼，通常也同時占用公用電話號碼的某一區段。一些大型公司的內部電話網連接不同的城市甚至不同的國家。

多數 PSTN 網路在使用者和端局之間使用類比訊號傳輸。 綜合業務數位網則是使用數位訊號來連接使用者和端局的系統。

在電話交換機之間，目前通常使用 7 號信令系統傳輸信令。

 

## 使用情況

到 2009 年底為止，固定電話已有 12.6 億的使用者，行動電話已有 46 億的使用者，總計幾乎 60 億的電話使用者。

## 各類型電話和通訊器材

* 固網電信
* 無線電話
  * 無線環路
  * 電話子母機
  * 數位無線電話
  * 類比無線電話
* 行動電話
  * 智慧型手機
  * PHS
* 傳真機

## 電話系統、組織架構與服務

電話區號、控制電碼、程控交換機、 電話交換中心、可視電話、電話會議（Global Conference Bridge）、集團電話、IP 電話、熱線電話、公用電話、市話、長途電話、 衛星電話、語音電話、海事電話、磁卡電話、舉報電話、ADSL、ISDN、網路交換機、路由器、無線區域網路、數據機、簡訊、傳真、GPRS、CDMA、CDPD、網路、 電信黃頁、電話卡、200 卡、 201 卡、電話充值卡、114、110、112、119、120、122、電話磁卡、電話銀行

## 符號編碼

電話的 Unicode 字元包括：

* U+2121 ℡ TELEPHONE SIGN
* U+260E ☎ BLACK TELEPHONE
* U+260F ☏ WHITE TELEPHONE
* U+2706 ✆ TELEPHONE LOCATION SIGN
* U+1F4DE 📞 TELEPHONE RECEIVER

## 相關條目

* 無線電話
* 雙音多頻
* 側音
* 撥號音
* 回鈴音
* 忙音
* 哈佛句
* 衛星電話
* 電話鍵盤
* 電話插塞
* 電話交換機
* 竊聽
* 視訊電話

## 參考文獻

## 延伸閱讀

* Sobel, Robert (1974), _The Entrepreneurs: Explorations Within the American Business Tradition_. Weybright & Talley. ISBN 0-679-40064-8.
* Todd, Kenneth P. (1998), _A Capsule History of the Bell System_. American Telephone & Telegraph Company (AT&T).
* Ronell, Avital. (1989), _The Telephone Book: Technology, Schizophrenia, Electric Speech_ (ISBN 0-8032-8938-3)

## 外部連結

* Early U.S. Telephone Industry Data （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 1911 Britannica "Telephone" article
* Virtual museum of early telephones （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* The Telephone, 1877
* Telephone （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Citizendium
* 短片 "Now You're Talking (1927)" 可在網際網路檔案館自由下載
* 短片 "Communication (1928)" 可在網際網路檔案館自由下載
* 短片 "Telephone Memories (Reel 1 of 2) (1931)" 可在網際網路檔案館自由下載
* 短片 "Telephone Memories (Reel 2 of 2) (1931)" 可在網際網路檔案館自由下載
* 短片 "Far Speaking (ca. 1935)" 可在網際網路檔案館自由下載