Proseminar Rechnerkommunikation und Telefon

Das analoge Telefon

Markus Oster

Die Anfänge

Das erste Telefon nach unserer Auffassung beschrieb der französiche Telegraphenbeamte Charles Boursel 1854. Er dachte an eine Membran, die einen Stromkreislauf im Rhythmus der Sprache unterbrechen sollte, auf der anderen Seite sollte eine andere Membran durch diese Stromimpulse in Schwingungen versetzt werden. Doch seine theoretischen Überlegungen setzte er nie in die Praxis um.

Die Erfindung des Telefons lässt sich nicht allein einer Person zuschreiben. Die zwei wichtigsten Personen hierbei sind Johann Philipp Reis und Alexander Graham Bell, die ihre Fernsprecher beide in der zweiten Hälfte 19. Jh. vorstellten.

Reis war Lehrer für Physik und Chemie und hatte sich schon lang mit der Elektrizität auseinandergesetzt. Ähnlich wie Hammer und Amboss im menschlichen Ohr konstruierte Reis sein Mikrofon. Der Stromfluss wurde im Rhythmus der Sprache unterbrochen, die Verständlichkeit war aber wegen des hohen Klirrfaktors nicht besonders gut. Der Empfänger bestand aus einer Stricknadel, die sich im Kern einer Magnetspule befand. Vom Rhythmus des Stromflusses wurde sie in Schwingung versetzt und akustisch durch einen hölzernen Resonanzkasten verstärkt. Obwohl er später noch einige Mängel beseitigte, fand sein Telefon nur geringes Interesse.

1876 meldete der Taubstummenlehrer Alexander Bell sein System zum Patent an. Er konstruierte einen Hörer aus Membran und Metallspule. Dieser Hörer ließ sich sowohl als Sender als auch als Empfänger benutzen, im Gegensatz zu Reis Stricknadeltelefons. Dieser Fernsprecher besteht aus einem Trichter, an dessen Ende sich eine Membran befindet. Durch Sprechen in den Trichter wurde sie in Schwingung versetzt, welche über eine Feder an den Anker eines Elektromagneten übertragen wurde. Durch die Bewegung des Ankers wurde in der Spule ein Strom induziert. Bei der Gegenstelle wird durch diesen Strom die Membran in Schwingung versetzt, die Sprache wird wieder hörbar. Die dabei erzeugte Spannung war aber zu gering um weite Strecken zu überbrücken, doch Bell verbesserte sein System nach und nach. Letztendlich konnte er Entfernungen von ca. 150 km überbrücken. Bell gründete 1877 die Bell Telephone Company, die später in American Telephone and Telegraph Company umbenannt wurde. Noch heute ist AT&T in Amerika eine der größten Telefongesellschaften.

Erst durch Erfindung des Kohlemikrofons durch Edison und Hughes gegen Ende des 19. Jh. wurde das Telefon praktisch nutzbar. Es besteht aus einem Kohlestab, der sich zwischen zwei Kohleklötzchen befindet. Der Kontaktwiderstand zwischen Stab und Klötzchen wird durch die Schwingung einer Membran verändert. Edison verbesserte dieses Mikrofon, indem er an der Membran ein mit Kohlekörnern gefüllte Schale befestigte. Durch die Bewegung der Membran werden die Kohlekörner zusammengepresst, wodurch der Stromfluss sich erhöht. Moderne Kohlemikrofone basieren auf diesen Verbesserungen. Sie wurden bis in die 80er Jahre in Telefone eingebaut.

Erst die Transistortechnik führte dann zu modernen Mikrofonen. Sie bestehen aus einer Metallmembran, auf der ein kleine Platte aus Piezokeramik aufgeklebt ist. Die Piezokeramik wandelt den Schalldruck in elektrische Ladungen um. Diese werden verstärkt und durch einen IC in entsprechende Tonfrequenzwechselströme verwandelt.

Am Hörer hat sich seit Bell im Prinzip nicht viel verändert, er wurde von Werner Siemens verbessert, wodurch die Lautstärke erhöht wurde.