История отрасли пособие

Установлена телеграфная связь между Владивостоком и центральной Россией, Японией и Китаем.

1874 г. Французский инженер Ж. Бодо, положив в основу пятизначный код, сконструировал двукратный аппарат, скорость передачи которого достигала 360 знаков в минуту. В 1876 г. им был создан пятикратный аппарат, увеличивавший скорость передачи в 2,5 раза. Помимо этих аппаратов, Бодо разработал дешифраторы, печатающие механизмы и распределители, ставшие классическими образцами телеграфных приборов. Аппаратура Бодо получила широкое распространение во многих странах и была высшим достижением телеграфной техники второй половиныXIX в. Скорость передачи информации можно измерять количеством дискретных состояний за 1с. В честь Бодо единица измерения скорости передачи получила название бод. Скорость в битах равна скорости в бодах, умноженной на число бит в одном боде. Например, в случае двухуровнего кодирования скорость, измеряемая в бодах, совпадает со скоростью, измеряемой в бит/с(1 бод=1бит/с).

В США получили широкое распространение приборы с квадруплексной схемой, созданной Т.А.Эдисоном и Дж.Преслотом в1874 г. Эта схема обеспечивала передачу четырех телеграмм по одной телеграфной линии.

1877 г. Эдисон сделал патентную заявку на усовершенствование автоматического телеграфа. Существо этого изобретения заключалось в следующем: на бумажный диск, положенный на вращающийся круг, можно было наносить точки и тире по коду Морзе. Получался спиральный след в виде зубчиков от кончика рычага, перемещавшегося вместе с якорем приемного реле телеграфа. Если затем диск положить в такой же аппарат с контактным острием, то при помощи зубчиков можно создать кодовые знаки, которые автоматически будут переданы на другую линию. Таким образом, здесь была осуществлена запись комбинации электрических импульсов на пластинку, а их воспроизведение обеспечило автоматическую ретрансляцию депеши.

1887 г. Принята "Система кодовых сигналов для торгового флота", которая затем была переименована в "Международный свод сигналов” на основе 26 разноцветных прямоугольных флажков-вымпелов для обозначения букв латинского алфавита, 10 разноцветных трапециевидных - для обозначения цифр и еще один флаг - сигнальный.

Поднятием на сигнальной мачте судна определенных комбинаций первых двух видов флажков формируются всевозможные кодовые фразы и выражения. Оперативная же передача информации производится сигнальщиком, геометрическое положение рук с флажками которого (одного или двух) соответствует телеграфной азбуке.

Сигнал принят

Я хочу установить связь с вами

Рис.42. Примеры флажного телеграфа

1929 г. А.Ф.Шорин разработал стартстопный аппарат, обеспечивающий скорость передачи до 240 знаков в минуту. Передающая часть аппарата состояла из клавиатуры по типу пишущей машинки и кулачкового передатчика. Приемная часть представляла собой модернизированный аппарат Бодо.

1930 г. Л.И.Тремль предложил новую конструкцию стартстопного аппарата, обеспечивающую скорость передачи до450 знаков в минуту. Изюминкой аппарата был наборный селекторный барабан, предназначенный для преобразования поступившей на электромагнит кодовой комбинации посылок в механическую комбинацию положения селекторных штифтов, которые с помощью специального механизма управляли дешифратором.

1937 г. Инженер компании International Telephone & Telegraph А.Ривз предложил устройство связи, которое преобразовывало звуковые сигналы в электронные импульсы, передавало их по обычным телефонным линиям. В месте приема импульсы преобразовывались обратно в аналоговый сигнал.

1949 г. В СССР разработана аппаратура тонального телеграфирования с частотной модуляцией, которая позволяла по одному телефонному каналу образовывать до 16 телеграфных каналов и производить передачу до 75 бод.

В начало

3.2. ТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ

Телефонная связь является одним из видов электросвязи, предназначенная для обмена информацией преимущественно путем разговора с- ис пользованием телефонных аппаратов.

Хронология

1667 г. Английский физик Роберт Гук предложил для связи использовать "шнурковый телефон".

Рис.43. Шнурковый телефон

О попытке передавать таким путем разговор он свидетельствует"С по-

мощью натянутого шнура я могу передавать слова на значительное -рас стояние". Передача производилась следующим образом. Брали две металлические или картонные коробки, открытые с одного конца и обтянутые с другого пергаментной перепонкой. Натянутая нить или проволока прикреплялась одним концом к центру перепонки одной коробки, а другим концом - к центру перепонки второй коробки(дно коробок служило мембраной). Одна коробка служила микрофоном, а другая - телефоном. Таким путем можно было передать разговор на расстояние до 300 м.

1807 г. Томас Юнг, один из основателей волновой теории света, получил экспериментальное подтверждение ранее высказаннойИ. Ньютоном мысли, что звук представляет собой упругую волну. Юнг, экспериментируя, прикрепил сургучом шип розы к краю звенящего бокала и, двигая возле него закопченную поверхность стекла, обнаружил извилистую линию.

1827 г. Георг Ом высказал предположение, что человеческое ухо воспринимает звук в виде суммы простых синусоидальных колебаний.

1828 г. Английский физик Джон Тиндаль продемонстрировал опыт по передаче света внутри струйки воды, реализовав эффект полного внутреннего отражения света от границ раздела сред, который используется при работе современных волоконных световодов.

1835 г. Мунк Розенсколд, шведский ученый, обнаружил, что сопротивление порошкообразных проводников резко уменьшается при прохождении высоковольтных зарядов.

1837 г. Американский физик Ч.Пейдж произвел первые эксперименты передачи звука на расстояние. Он собрал электрическую цепь, в которую входили камертон, электромагнит и гальванические элементы. Во время своих колебаний камертон быстро размыкал и замыкал цепь. Этот прерывистый ток передавался на электромагнит, который так же быстро притягивал и отпускал тонкий стальной стержень. В результате этих колебаний стержень производил поющий звук, подобный тому, который издавал камертон. Опыты Пейджа подтвердили, что передавать звук с помощью электрического тока в принципе возможно, необходимо только создать более совершенные передающее и принимающее устройства.

1847-1857 гг. Физики Фроман и Петрина приспособили для передачи музыкальных звуков электрические вибраторы и тем самым доказали, что передача звуков с помощью электрического тока вполне возможна.

1849 г. Леон Скотт обнаружил эффект колебания тонкой металлической пластинки под воздействием звуковой волны.

1854 г. Французский специалист телеграфной кампании Шарль Бурсель в журнале "L'Illustration de Paris" сформулировал идею электрической передачи речи и указал путь к ее осуществлению, для чего предложил употреблять две пластинки - одну на передающей станции, другую на приемной. Передающая пластинка, колеблясь под действием звуковых волн, должна была замыкать и размыкать электрическую цепь, приемная же пластинка повторяла колебания первой под действием электромагнита, по обмотке которого пробегал изменяющийся ток.

"Испрашивал себя, - пишет Ш. Бурсель в журнале, - нельзя ли передавать речь посредством электричества, т.е. нельзя ли, например, говорить в Вене и быть услышанным в Париже, и это казалось мне возможным по следующим причинам. Звуки, как известно, образуются из колебаний и передаются уху теми же колебаниями в окружающей среде. Но сила этих колебаний быстро уменьшается с увеличением расстояния, так что даже для слуховых труб и рупоров существуют пределы, далее которых звук уже не слышен. Представьте себе, что говорят вблизи подвижной пластинки, достаточно гибкой для того, чтобы не терять ни одного колебания, произведенного голосом, что эта пластинка попеременно замыкает и размыкает гальванический ток батареи и что, наконец, другая пластинка находится на известном расстоянии и одновременно делает такие же колебания, как первая. Я начал производить эти опыты, они очень сложны, требуют времени и терпения, но полученные результаты дают надежду на благоприятный исход".

Конструкция Бурселя (прототип микрофона) позволяла преобразовывать речь в электрические сигналы. Все попытки разработать устройство для обратного преобразования потерпели неудачу.

1855 г. Леон Скотт предложил аппарат для графического записывания звуковых колебаний. Его прибор состоял из коробки, дно которой было обтянуто перепонкой. К перепонке прикреплялась небольшая игла, острие которой помещалось над цилиндром с бумажной лентой, покрытой сажей. Когда на коробку попадала звуковая волна, то перепонка начинала колебаться и игла вычерчивала на бумаге вращающегося цилиндра характерные кривые.

1860 г. Немецкий учитель Ф.Райс заинтересовался проблемой передачи звука на расстояние при помощи электрического тока, для чего разработал способ преобразования колебаний воздуха в электрические сигналы. При конструировании Рейс ориентировался на принципы, лежащие в основе человеческого слуха и магнитных свойствах электрического тока.

В настоящее время появилась информация, что итальянский специалист Антонио Меуччи еще в1849 г. пришел к выводу о возможности превращения звуковой вибрации в электрические импульсы, что позволяло передавать голос на дистанцию с помощью проводов. Проведя свои опыты в Гаване и соорудив (1855 г.) в собственном доме линию связи, провел демонстрацию устройства для передачи голоса по проводам, во время которой голос певца передавался по телефонным проводам на несколько миль. Меуччи опубликовал рисунки своего изобретения в 1870 г., а в 1871 г. подал заявку на патент своего изобретения– "телетрофона". Но из-за отсутствия средств патент не был оформлен и в 1874 г. Меуччи передал свой проект американской телеграфной компании “Вестерн юнион”, которая не проявила большого интереса, а затем заявила, что описание новинки потеряно.

Рис.45. Телефон Меучи

1861 г. Ф.Райс в лекции, прочитанной во Франкфуртском физическом обществе, описал свой прибор, названный им телефоном, и продемонстрировал свои опыты. Демонстрационный прибор его состоял из передатчика, батареи, соединяющего провода и приемника. Передатчик представлял собой

квадратный полый ящик с открывающейся верхней крышкой, снабженной звуковым отверстием. Отверстие в крышке было закрыто перепонкой из тонкой свиной кишки. Посередине наружной поверхности перепонки была прикреплена воском тоненькая платиновая пластинка, а сверху нее находилось острие упругой платиновой иглы, которая касалась пластины при отсутствии звуковой волны. В одну из боковых стенок ящика вставлялся рупор, в который говорили. К передатчику был прикреплен медный рычаг, на верхушке которого находился платиновый штифтик, лежащий на пластинке. К середине диафрагмы крепился платиновый стерженек, который касался ртути, налитой для лучшей электропроводности в металлическую чашечку. Стерженек и ртуть были своеобразным выключателем, который включался и выключался в зависимости от воздействия звуковых волн на диафрагму. От конца рычага шла проволока к зажиму, затем в линию и к приемнику. Импульсы тока с частотой колебаний диафрагмы поступали на приемник.

Приемник базировался на эффекте Ч.Пейджа"ворчащая проволока" и состоял из проволочной катушки со стержнем из мягкого железа, толщиной приблизительно 1,5 мм; выступающие с обеих сторон концы его упирались в две подставки, помещенные на деке. Для большего усиления звука катушка прикрывалась коробкой с двумя слуховыми отверстиями. Один конец катушки был соединен с зажимом и линией, другой - с другим зажимом и землей.

Рис.46. Аппарат Райса

При разговоре звуковые волны передавались через внутреннююпо лость ящика перепонке. Касание это прерывалось при колебании перепонки. Вследствие этих поперечных касаний замыкался и размыкался ток, идущий от батареи через зажим в платиновую пластинку и через иглу во второй зажим, от которого провод шел к приемнику, проходил через катушку с проводом и возвращался в батарею. Внутри катушки помещалась тонкая железная спица, которая двумя своими концами прикреплялась к двум покоившимся

на резонаторной доске стойкам. Воспроизведение звука было основано на том, что железная спица издавала звук при совершении колебательных движений, намагничиваясь и размагничиваясь проходящим по катушке электрическим током, соответствовавший тому звуку, который воспринимался приемником, колебаниями которого приводилась в движение перепонка. Резонансная доска служила для усиления звука.

С помощью телефона Рейса можно было передавать не только отдельные звуки, но и сложные музыкальные фразы и даже отчасти человеческую речь. Но качество передачи оставалось настолько низким, что часто было совершенно невозможно что-нибудь разобрать.

В то же время можно было считать достоинством прибора технические решения, положенные в основу телефонного аппарата, - разделение каналов приема и передачи сигналов, а также реализация в виде различных конструкций приемника и передатчика сигналов.

1869 г. Профессор Харьковского университета Ю.И.Морозов разработал прообраз микрофона, представлявший собой стеклянный сосуд, наполненный проводящей жидкостью с двумя опущенными в нее электродами, один из которых жестко закреплен, а второй был в виде подвижной металлической пластины. При колебании подвижной пластины сопротивление между ней и неподвижным электродом изменялось с частотой собственных колебаний, что соответственно вызывало изменение тока в электрической цепи. Устройство было названо жидкостным микрофоном.

1870 г. Верлей заметил, что быстро заряжаемый и разряжаемый конденсатор производит звук. На этом свойстве конденсатора были построены телефоны Верлея и А.Дольбира. Приемная диафрагма представляла собой обкладку конденсатора, которая под действием колебаний заряда колебалась соответственно изменениям электродвижущей силы в передающем приборе. Этот телефон-конденсатор не получил практического применения.

1874 г. Э.Грей обнаружил способность гармонического телеграфа воспроизводить передаваемые звуки с сохранением тембра.

Жидкостный передатчик

Приемник

Рис.47. Аппарат Грея

Телефонный аппарат Э.Грея состоял из жидкостного передатчика (микрофона) и приемника электромагнитного типа с мембраной. Заявка Грея была лишь на предполагаемое изобретение (теоретическая разработка).

1876 г. Компания "Western Union Telegraph Co" искала способ одно-

временной передачи нескольких телеграмм по одной паре проводов, чтобы избавиться от необходимости прокладки дополнительных телеграфных -ли ний. Для решения этой задачи А.Белл решил установить на передающем пункте несколько камертонов, каждый из которых создавал бы в общей линии ток, пульсирующий со строго определенной частотой. На приемном пункте эти пульсации должны были восприниматься также камертонами, настроенными на соответствующую частоту. Таким образом, Белл предполагал передавать одновременно семь телеграмм по числу музыкальных нот. В работе над "музыкальным телеграфом" Беллу помогал Томас Ватсон (Уотсон).

В дальнейшие планы Белла входило построить аппарат, с помощью которого можно было сделать звуки речи видимыми для глухонемых сразу и непосредственно без всяких письменных обозначений. Главной частью аппарата должна была стать мембрана с укрепленной на ней иглой для записи на поверхность вращающегося барабана кривых, соответствующих различным звукам, слогам и словам. Размышляя над действием мембраны, Белл пришел к идее другого устройства, при помощи которого, как он писал, "станет возможной передача различных звуков, если только удастся вызвать колебания интенсивности электрического тока, соответствующие тем колебаниям в плотности воздуха, которые производит данный звук". Этому несу-

ществующему пока аппарату Белл дал звучное имя "телефон".

Рис. 48. Первый телефонный аппарат Белла (1876 г.)

В ходе экспериментов Ватсону пришлось высвобождать конец - пла стинки, который застрял в зазоре контакта и при этом задевал другие -пла стинки. Те, естественно, дребезжали. Застрявшая пластинка действовала как примитивная диафрагма. Дальнейшие события писатель Митчелл Уилсон описывает так: "Хотя экспериментаторы полагали, что линия не работает, тонкий слух Белла уловил слабое дребезжание в приемном устройстве. Застрявшая пластинка действовала как примитивная диафрагма. Во всех преж-

них опытах Белла и Ватсона свободный конец просто замыкал и размыкал электрическую цепь. Теперь же звуковые колебания пластинки индуцировали электромагнитные колебания в магните, расположенном рядом с пластинкой. В этом заключалась разница между телефоном и всеми другими ранее существовавшими телеграфными устройствами.

Для действия телефона необходим непрерывный электрический ,ток сила которого менялась бы в точном соответствии с колебаниями звуковых волн в воздухе. Первый телефонный аппарат, собранный Ватсоном, имел звуковую мембрану из кожи. Центр ее был связан с подвижным якорем электромагнита. Звуковые колебания усиливались рупором, концентрируясь на мембране, закрепленной в его наименьшем сечении.

1876 г. А.Белл провел демонстрацию своего аппарата на Филадельфийской всемирной выставке, где впервые прозвучало слово телефонтак отрекомендовал изобретатель свой"говорящий телеграф". Первый телефонный аппарат работал со значительными искажениями звука, дальность его действия была около 250 метров, так как работал он силой одной лишь электромагнитной индукции, развиваемой микрофоном. Особенностью устройства А.Белла было использование в качестве телефона и микрофона электромагнитных приборов одинаковой конструкции.

Рис. 49. Телефон Белла (разрез и общий вид)

Руководство компании Western Union не оценило аппарат Белла, поскольку заключение специально созданной комиссии было отрицательным:

" Указанный “телефон” предназначен для передачи человеческой речи по телеграфным проводам. Мы обнаружили, что голос звучит очень слабо и неразборчиво, а при использовании длинных проводов между передатчиком и приемником звук становится еще слабее. С технической точки зрения мы не считаем, что это устройство когда-либо сможет передавать понятную речь на расстояние в несколько миль. … Мистер А. Г. Белл, изобретатель,

служит учителем в школе для плохо слышащих и для его работы “телефон”, возможно, имеет какое-то значение, но при столь большом количестве недостатков не может всерьез считаться средством связи".

Организовав "Общество телефона Белла", изобретатель начал упорную работу по усовершенствованию своего детища, и уже через год запатентовал новую мембрану и арматуру для телефона.

Усовершенствованный телефон Белла состоял из трех основных частей: магнитной полосы Б, спирали из тонкой изолированной проволоки, проходящей вокруг одного из полюсов этой полосы, и тонкой железной пластинки или диафрагмы ЕЕ, расположенной близ спирали, у того же полюса полосы, перпендикулярно к продольной ее оси. Изолированная проволока спирали тянулась до другого абонента, соединялась там с проволокой другой спирали такого же прибора и возвращалась к первой спирали, замыкая цепь.

При попадании звука в воронку прибора "АА", расположенную против диафрагмы "ЕЕ", диафрагма начинала колебаться. Эти колебания изменяли магнитное состояние железной полосы"Б", наводили в проволоке индукционный ток, который в проволоке спирали другого прибора, изменял намагничивание железной полосы, что приводило к колебаниям диафрагмы. Эти колебания диафрагмы, тождественные с колебаниями диафрагмы первого прибора, создавали звуковую волну. Таким образом, каждый из телефонов, находящихся на двух оконечностях изолированной проволоки, мог служить и для приема, и для передачи звуков.

Рабочая конструкция телефонного аппарата Белла содержала на деревянной доске микрофон, приемный телефон, звонок, индуктор и подвижный рычаг, позволяющий соединить линию со звонком или с микрофоном.

Телефон Белла,	Фотофон Белла, 1880	Схема связи
1877г.

Рис.50. Аппараты Белла

Последователи Белла (В.Сименс, Адер, Говер, Дольбир и др.) обратили внимание преимущественно на два главных обстоятельства: на регулировку прибора и на усиление в нем звука. Регулировка была достигнута присоеди-