thumb|right|Prvi Iskrin avtomatski telefonski aparat brez zemeljske tipke ATA2, od 1949 dalje
Telefon ( in ) je telekomunikacijska naprava za sprejem in oddajo zvoka (običajno govora) na veliko razdaljo. Večina telefonije uporablja zapletena telefonska omrežja, ki povežejo dva uporabnika, priključena v isto omrežje.
Še v 90. letih 20. stoletja je bila telefonija sinonim za fiksno telefonijo, vezano na razvejana žična omrežja. Danes se zelo hitro širi mobilna telefonija, ki omogoča uporabo telefona praktično kjerkoli na Zemlji. Pri tem se uporabljajo in prepletajo povezave v obliki bakrenih paric, svetlovodov (optičnih vlaken), brezžična radiotelefonija (ta lahko vključuje tudi satelitsko telefonijo) ter internetna telefonija (VOIP), ki uporablja širokopasovne internetne povezave. Sodobni mobilni ali IP-telefoni z zasloni nudijo tudi druge storitve (npr. poganjanje programske opreme), kar na novo vzpostavlja razmerje med računalnikom in telefonom ter vlogo telefona v vsakdanjem življenju in poslovnih okoljih.
Izumiteljstvo telefona ni povsem jasno, bistveno pa so k izumu prispevali Antonio Meucci, Philip Reis in Alexander Graham Bell, slednji je pogosto naveden kot edini izumitelj. Prve naprave uporabne za prenos signala so bile razvite že leta 1849, vendar je šele 2. junija 1875 Bellu, kot prvemu, uspel prenos glasu. Bell je 14. februarja 1876 vložil (prvi) patent za telefonijo, le dve uri zatem pa še Elisha Gray, ki je tudi deloval na tem področju. Izum so kasneje dopolnile različne izboljšave, med njimi ogleni mikrofon, krožni izbirnik, tonsko izbiranje, pulzno-kodna modulacija.
Osnovni deli telefona so mikrofon (oddajnik), v katerega se govori, in slušalka (sprejemnik), ki reproducira glas oddaljene osebe. Poleg tega večina telefonov vsebuje napravo (zvonec ali zvočnik ipd.), ki proizvaja zvočno opozorilo o dohodnem klicu, in številčnico, ki se uporablja za vnos telefonske številke pri vzpostavitvi klica do oddaljenega uporabnika. Do približno 70-tih let je večina telefonov uporabljala krožni izbirnik, ki ga je kasneje izpodrinila modernejša tipkovnica, ki jo je prvi predstavil AT&T leta 1963. Sprejemnik in oddajnik sta običajno vgrajena v pogovorko, ki se jo med pogovorom drži poleg ušesa in ust. Številčnica se lahko nahaja na pogovorki ali na bazni enoti, s katero je pogovorka povezana. Oddajnik pretvarja akustično energijo v električno, ki se preko telefonskega omrežja prenese do sprejemnega telefona (ali do zvočnika). Sprejemni telefon pretvori signale v zvočno valovanje zraka, kar slišimo kot govor.
Osnovni princip delovanja
Prvotna telefonska vezja, kot so jih sprva uporabljali Bellovi in Grayevi telefoni, za svoje delovanje niso potrebovala zunanje električne energije, delovala so torej brez baterij. Tak telefon je zaradi majhnega izkoriščanja električne energije deloval samo na kratke razdalje. Način delovanja je bil sledeč: Sporočevalec (A) govori v membrano. Membrana niha v ritmu vzvalovanega zraka, ki ga povzroči govor. V stalnem magnetu se z ritmom govora spreminja magnetni pretok, v žicah, ki so navite okoli magneta, se pojavi električna napetost. Električna napetost požene električni tok na drugo stran proti naslovniku (B). V B-jevem sprejemniku električna energija ustvarja novo magnetno polje, ki niha v ritmu A-jevega govora. Nihajoče magnetno polje zaniha membrano v sprejemniku, kar povzroči, da B sliši govor sporočevalca A.
Tradicionalni sistem fiksne telefonije, znan tudi kot »osnovna telefonska storitev« (POTS - plain old telephone service) v splošnem prenaša kontrolne in zvočne signale na isti sukani parici (C) izolirane žice – telefonske linije.
Telefonski aparat (glej sliko 1) je sestavljen iz govorne garniture, dela za oddajo poziva, dela za sprejem poziva in priključnega mesta. Aparati so izvedeni različno. Govorno garnituro sestavlja mikrofon (oddajnik, A2) in slušalka (sprejemnik, A1). Del za sprejem poziva je lahko običajni zvonec (A7), pozivnik, lučka ali kakšna druga naprava, katere namen je opozarjanje uporabnika na dohodne klice. Del za oddajo poziva je lahko tipkovnica ali krožni izbirnik (A4) katerega namen je vnos telefonske številke odhodnega klica.
Sukana parica z ovitjem žice ene okrog druge zmanjšuje neželene električne učinke (motnje, presluh, šum). Telefon omogoča močno oddajo lastnega govornega signala iz mikrofona in sprejem tujega govora. Omogočati mora dobro razumljivost govora in preprečiti sprejem lastne oddaje, tj. poslušanje lastnega govora. Kvaliteta telefonske zveze je odvisna od razumljivosti govora, ta pa je odvisna od slabljenja zveze, od širine prenašanega frekvenčnega pasu, od popačenja in od šumov.
Podrobnejši opis delovanja Fiksni telefon je sestavljen iz viličnega stikala (A4) in naprave za opozarjanje, običajno je to zvonec (A7). Naprava za opozarjanje je stalno priključena na telefonsko linijo, tudi ko je telefon v stanju »položene pogovorke« (tj. stikalo (A4) je odprto). Ostale komponente so vključene le v stanju »dvignjene pogovorke« − te komponente so oddajnik (mikrofon, A2), slušalka (zvočnik, A1) in druga vezja za izbiranje, filtriranje (A3) ter ojačevanje.
Klici na naročnike izven lokalne centrale se prenašajo preko prenosniških linij, ki vzpostavljajo povezave med centralami. V modernem telefonskem omrežju se za vzpostavljanje klicev med naročniki uporabljata optični kabel in digitalna tehnologija. Satelitska tehnologija se uporablja za komunikacijo na zelo dolge razdalje.
Izbiranje številk, številčnica Če hoče klicatelj (pozivajoči) govoriti z drugo osebo, dvigne pogovorko z vilic in s tem premakne vzvod, ki sklene vilično stikalo (A4). Po žilah (C) iz telefonske centrale v oddajnik (mikrofon), sprejemnik (slušalka) in povezane avdio komponente steče napajalni tok. Telefonska centrala razpozna ta tok, priklopi na linijo sprejemnik za razpoznavo cifer in pošlje ton izbiranja oz. prosti znak in s tem lako začne klicati številko drugega naročnika. Na novejšem telefonu s tipkovnico klicatelj potem pritiska oštevilčene tipke, s katerimi pošlje telefonsko številko pozvanega. Tipke nadzorujejo generator DTMF tona (ni prikazano), ki ga sprejme telefonska centrala – temu pravimo tonsko ali DTMF izbiranje. Ko pritisnemo eno od tipk, pošlje tranzistorski generator vsakokrat po dve zvočni frekvenci od osmih možnih preko linije v centralo.
Krožni izbirnik prekinja tokokrog in s tem ustvarja impulze - temu pravimo dekadno oz. impulzno izbiranje. V ozadju številčnice krožnega izbirnika so skriti zobniško gonilo in kontakti. Ko zavrtimo želeno številko, se napne prožno pero, ko izbirnik izpustimo, ga prožno pero vrne v izhodiščni položaj. Med povratnim tekom številčnice kontakt odpre in sklene tolikokrat, da to ustreza posamezni številki od 1 do 0 (npr.: če se zavrti št. 2, se oddata 2 impulza). Nizi impulzov, ki nastanejo v aparatu, krmilijo izbiralne naprave v centrali, da vzpostavijo zvezo s klicanim naročnikom.
Če je pozvani prost, centrala pošlje prekinljiv signal zvonjenja (izmenični tok), ki opozori pozvanega o dohodnem klicu. Če je pozvani zaseden, centrala pozivajočemu vrne signal zasedeno. Če je pozvani zaseden, ima pa vklopljeno funkcijo čakajoči klic (call waiting), centrala pošlje pozvanemu prekinljivi ton, ki opozarja na čakajoči dohodni klic.
Telefonski zvonec Telefonski zvonec (A7) je povezan na linijo preko kondenzatorja (A6), ki filtrira tok in napetost v električnem tokokrogu – preprečuje enosmerni tok, prepušča pa izmeničnega. Tako telefon ne porablja energije, kadar je pogovorka položena (DC napetost je stalno prisotna na liniji), toda naročniško vezje v centrali (D2) lahko pošlje AC napetost po liniji do telefona, tako da le-ta lahko zazvoni. Če telefoni niso povezani preko centrale, imajo telefoni običajno ročico, s katero se z vrtenjem ustvari izmenična napetost, ki po sklenjenem tokokrogu požene izmenični tok: zvonec v aparatu pozvanega zazvoni – takemu tipu telefona pravimo induktorski telefonski aparat. Ko je fiksni telefon neaktiven oz. ima položeno pogovorko, naročniško vezje v telefonski centrali zaznava odsotnost enosmerne napetosti in na ta način »ve«, da ima telefon položeno pogovorko (prepušča se le AC napetost) s priključeno napravo za opozarjanje. Ko kličoči sproži klic na tak telefon, centrala pošlje signal zvonjenja. Ko pozvani dvigne pogovorko, se aktivira vilično stikalo (ni prikazano), ki istočasno razklopi napravo za opozarjanje in priklopi na linijo avdio vezje. To priključi na linijo enosmerni tok, kar je znak, da je klicani telefon sedaj aktiven. Centrala potem izklopi signal zvonjenja, oba telefona sta sedaj aktivna in povezana skozi centralo. Obe strani se lahko pogovarjata, dokler imata obe strani dvignjeno pogovorko. Ko ena stran »položi« pogovorko na vilice, se enosmerna napetost na tej liniji ukine – to za centralo pomeni prekinitev klica.
Govor in poslušanje V večini fiksnih telefonov se sprejemnik in oddajnik (slušalka in mikrofon) nahajata v pogovorki, čeprav sta lahko v telefonu z zvočnikom ti dve komponenti vgrajeni v ohišju. , Mikrofon (A2), napajan preko linije, proizvaja električno nihanje (govorni izmenični tok), ki nastane, ko membrana v mikrofonu zaradi prožnosti zaniha – oglena zrnca se bolj ali manj stisnejo, spoj je boljši ali slabši, zato je tudi električni tok šibkejši ali močnejši − tok se spreminja po moči, menja svojo vrednost ustrezno govoru govorečega. Takšen tok se prenaša po telefonski liniji do lokalne centrale, nato do drugega telefona (preko lokalne centrale ali preko omrežja), kjer se prenese preko tuljave na sprejemnik (A3). Nihajoči tok v tuljavi proizvede odgovarjajoče premikanje membrane sprejemnika, kar poustvari originalne zvočne valove iz oddajnika.
Poleg mikrofona in zvočnika je v telefon vgrajeno dodatno vezje za preprečevanje preprečuje medsebojno motenje vhodnega signala na mikrofonu in odhodnega signala pogovorke. To se doseže s pomočjo »govornega« transformatorja (A3). V transformatorju se dohodni zvočni signali (govor) prenašajo preko upora (A8) in navitja tuljave (A3) do slušalke (A1). Ker ima smer toka A8–A3 nižjo impedanco kot mikrofon (A2), se tako rekoč vsi dohodni signali prenesejo skozi in zaobidejo mikrofon.
Istočasno DC napetost povzroči DC tok, ki je porazdeljen med uporom-tuljava (A8–A3) in mikrofonom-tuljava (A2–A3). DC tok skozi upor-tuljava nima vpliva na dohodni zvočni signal. Toda DC tok, ki teče skozi mikrofon, se pretvori v AC tok (glede na govor), ki nato teče le skozi zgornji del navitja tuljave (A3) – ta ima manj navojev kot nižje navitje. To povzroči, da se manjši del izhoda na mikrofonu vrne na slušalko, medtem ko ostali del AC toka teče skozi telefonsko linijo.
Dodatne naprave Da je telefoniranje čim udobnejše, so v napravo lahko vgrajene dodatne naprave, kot so ojačevalniki za naglušne; aparat z zvočnikom omogoča, da lahko naročnik prosto uporablja roke in da lahko pogovor posluša več ljudi; odgovarjalna naprava z zvočnim trakom kličočemu odda prej povedano sporočilo in shrani na traku morebitno sporočilo; ter druge naprave.
Brezžični telefon Brezvrvični ali brezžični telefoni imajo bazno postajo, povezano s telefonskim omrežjem, ki komunicira s samostojno pogovorko z radijskimi valovi. Številčnica je v tem primeru običajno vgrajena v pogovorko, tako pogovorka kot bazna postaja pa za delovanje in vzdrževanje povezave potrebujeta samostojno napajanje. Doseg povezave je majhen, običajno v velikostnem razredu stanovanja ali hiše z bazno postajo. Po dejstvu, da se bazna postaja nahaja pri naročniku, ločujemo brezvrvične od pravih mobilnih telefonov, vendar novejši standardi to razliko počasi zabrisujejo.
V Evropi in nekaterih drugih delih sveta je najbolj razširjen standard DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), ki deluje v frekvenčnem območju okrog 1900 MHz. Komunikacija med pogovorko in bazno postajo je digitalna, v ta namen vsebujeta vezje za kodiranje ter dekodiranje zvoka.
Zgodovina