Wie ein Telefon Ihre Stimme in Strom verwandelt

Weil Ihre Stimme hier nicht selbst Strom erzeugt. Sie verändert einen Strom, der schon fließt. So beschrieb der Oberste Gerichtshof der Vereinigten Staaten 1888 Bells Methode: Ein stetiger Strom fließt in einem geschlossenen Stromkreis, und seine Stärke ändert sich mit den Schwankungen der Luft, die die Stimme erzeugt.

Das Gerät von 1951 bezog diesen Strom aus der Leitung. Das Bell System nannte es ein Telefon mit Zentralbatterie. Es passte sich an die Strommenge an, die bei ihm ankam, denn eine kurze Leitung liefert mehr als eine lange.

Quellen: US Supreme Court: The Telephone Cases, 126 U.S. 1 (1888); Bell System Technical Journal: an improved telephone set (1951)

Ein normaler Anruf trägt Töne von 300 bis 3.400 Schwingungen pro Sekunde, geschrieben Hz. Ihre Stimme hat höhere Töne, und der Anruf lässt sie weg. HD-Telefonie, auch HD Voice genannt, reicht bis 7.000 Hz.

Das Mikrofon von 1951 war darauf ausgelegt, zwischen etwa 2.500 und 3.500 Hz am meisten zu liefern. Darüber lässt seine Leistung nach.

Quellen: ITU-T G.712: transmission performance of PCM channels (2001); ITU-T G.722: 7 kHz audio coding within 64 kbit/s (2012); Bell System Technical Journal: an improved telephone set (1951)

Bells Patent von 1876 spricht von elektrischen Wellenbewegungen, die in ihrer Form den Schwingungen der Luft gleichen, die die Stimme erzeugt. Zeichnen Sie den Luftdruck und den Strom als zwei Wellenlinien, und beide haben dieselbe Form.

Diese Form ist der ganze Trick. Alles nach dem Mikrofon muss sie nur bewahren, den ganzen Weg bis zur Hörmuschel am anderen Ende.

Quellen: US Patent 174,465: Bell, improvement in telegraphy (1876)

Jeder Messwert wird mit 8 Bit gespeichert, also mit Einsen und Nullen. Ein normaler Anruf braucht deshalb 64.000 Bit pro Sekunde in jede Richtung.

Diese Art, einen Anruf zu übertragen, ist ein Standard der Internationalen Fernmeldeunion von 1988. Eine europäische Norm schreibt vor, dass jedes Internet-Tischtelefon ihn beherrschen muss.

Das Drahtpaar geht auf 1881 zurück, als Bell den Zweidrahtkreis patentieren ließ. Ab 1891 wurden die beiden Drähte miteinander verdrillt, um die Störungen aus den Nachbarleitungen zu verringern.

Quellen: ITU-T G.711: pulse code modulation of voice frequencies (1988); ETSI ES 202 737: transmission requirements for narrowband VoIP terminals (2020); IEEE History Center: telephone transmission

Ja. In Bells Patent von 1876 fließt der Strom durch einen Elektromagneten, der seinen Anker, das bewegliche Teil, die Bewegung des Ankers am anderen Ende nachmachen lässt.

Die Hörmuschel von 1951 zog an einem Ring aus magnetischem Metall rund um eine leichte Kuppel, und sie war beim selben Strom 5 dB lauter als ihre Vorgängerin. Eine Hörmuschel aus einer Patentanmeldung von 2019 nutzt noch immer eine Spule, Magnete und eine Membran, die zum Teil aus magnetischem Metall besteht.

Quellen: US Patent 174,465: Bell, improvement in telegraphy (1876); Bell System Technical Journal: an improved telephone set (1951); European Patent Office: EP 3 648 472, thin receiver (2020)

Bei zu viel Rückhören senken Menschen ihre Stimme, ohne es zu merken, und das andere Ende versteht sie schlechter, schrieben Ingenieure des Bell System 1953. Es ganz abzuschalten, wollten sie aber auch nicht. Ihr Ziel war ein niedriger Pegel.

Die Regel gilt bis heute. Eine europäische Norm für Internet-Tischtelefone legt fest, wie laut das Rückhören sein soll, und erlaubt höchstens 5 Tausendstelsekunden Verzögerung, bis es Ihr Ohr erreicht.

Quellen: Bell System Technical Journal: an improved circuit for the telephone set (1953); ETSI ES 202 737: transmission requirements for narrowband VoIP terminals (2020)