Úvod, historie telefonu a spojovacích zařízení
Dříve než přistoupíme k výkladu problematiky spojovací techniky dle jednotlivých částí v rozsahu příslušných učebních plánů úvodních ročníků studia v oborech zaměřených do oblasti elektronických komunikací, tj. telekomunikací, si připomeňme základní údaje, týkající se historie telefonu a spojovacích zařízení.
Z historie telefonu a spojovacích zařízení
Odvěká potřeba lidí předávat zprávy vedla v průběhu historie ke vzniku celé řady způsobů, využívajících především optiky nebo akustiky. Teprve rozvoj využívání elektřiny, spolu s řadou převratných vynálezů, umožnil zkoumání možností přenosu zpráv i elektrickou cestu. Na počátku slavného období technických objevů 19. století přispěl k tomu svou prací H. CH. OERSTED. V roce 1820 objevil magnetické účinky elektrického proudu. Tím zahájil období prací dalších průkopníků – ŠILINGRA, GAUSSE, WEBERA, COOKA a WHEATSTONA, jejichž výsledkem byl telegraf, který v roce 1837 vylepšil MORSE na telegraf píšící v jednotném značkovém kódu, známém dodnes jako Morseova abeceda. O další zdokonalení telegrafu se zasloužil D. E. HUGHES, který sestrojil telegraf píšící písmena. I nadále však lidstvo postrádalo při předávání zpráv bezprostřední vjem korespondujících osob. Bádání se tedy soustředilo na přenos zvuku lidského hlasu.
V roce 1854 popsal CH. BOURSEL přístroj, v němž membrána rozechvívaná lidským hlasem působí na elektrický dotek zapojený do obvodu baterie. Proudové změny vznikající změnou přechodového odporu tohoto doteku pomocí vhodného elektromagnetu rozechvějí druhou membránu a zvuk je reprodukován. Tato myšlenka měla ke vzniku telefonního přístroje již velmi blízko, není však známo, zda byl přístroj zhotoven a vyzkoušen. Další krok učinil v roce 1860 J. P. REISS, který využil objevu magnetostrikce a jako první sestrojil zařízení pro přenos zvuků. Vysílací stranu tvořila napjatá kruhová membrána s páskem kovové fólie, která působením zvukových vln kmitala, a tím přibližovala a vzdalovala konec pásku fólie uprostřed membrány k pevně nastavenému hrotu šroubu. V rytmu kmitů se měnil odpor obvodu se zapojenou baterií. Přijímací stranu tvořila cívka s jádrem z měkkého železa, upevněná na rezonanční krabičce, která reprodukovala zvuk. Vynálezce však se svým zařízením neuspěl, protože přenášená řeč byla nesrozumitelná. Do historie však vešel název telefon, který pro své zařízení poprvé použil.
Zklamaný Reiss v práci na vynálezu nepokračoval, předal jej roku 1863 svému příteli do Londýna, odkud se dostal do Ameriky. Tam na jeho zlepšení pracovali Wayde, Gray, Cromewll a Varley. Výrazného zlepšení však nedocílili. Všechny sestrojené přístroje přenášely pouze harmonické zvuky, ale pro přenos řeči se nehodily. První přístroj, který umožňoval srozumitelný přenos řeči, sestrojil A. G. BELL. Nazval jej Telegraf, kterým je možno přenášet lidskou řeč, a přihlásil jej k patentování 14. 2. 1876. Přijímač a vysílač tohoto přístroje byl shodný a byl složen z cívky, jejíž jádro tvořil permanentní tyčový magnet, a z pružné kovové membrány upevněné před pólem magnetu. Cívky přijímače i vysílače byly spojeny vodičem. Toto zařízení nemělo proudový zdroj. Dobře přenášelo hudbu i řeč, ale jen na malou vzdálenost. Patent pod číslem 174465 byl Bellovi udělen 7.3.1876. Záhy se však kolem toho rozvinuly velké soudní spory, protože ve stejný den o několik hodin později přihlásil k patentování E. GRAY své zařízení pro vysílání a příjem vokálních zvuků telegrafním způsobem. Grayovo zařízení se od Bellova lišilo mluvítkem, které mělo galvanický článek a jeho funkce byla založena na změně odporu kapaliny, v níž byla umístěna pohyblivá i pevná elektroda. Změna odporu však byla malá, a proto i citlivost nepatrná. Spor o prvenství vynálezu mezi Francií, Německem, Anglií a Amerikou trval několik desítek let. I když Boursel i Gray výrazně přispěli ke vzniku telefonu, vítězem zůstal Bell, a to nejen proto, že patent přihlásil dříve, ale proto, že předvedl skutečně fungující zařízení. Na této skutečnosti nezměnila nic ani obnovená pochybnost o prvenství vynálezu vyslovená v roce 1912 v Itálii, podle níž byl autorem Ital A. Meucci, který prý v nouzi svůj vynález za malý obnos postoupil bez dalších práv.
Události kolem Bellova vynálezu dostaly rychlý spád. Vynálezce předváděl svůj telefon na první světové výstavě ve Philadelfii v červnu 1876, kde se po pochvalném vyjádření brazilského císaře stal přístroj středem pozornosti. Podstatného zlepšení Bellovu telefonu se dostalo uhlíkovým mikrofonem, za jehož vynálezce je považován D. E. HUGHES. V roce 1877 prováděl pokusy s použitím různých materiálů ke konstrukci mikrofonu Reissova principu. Zjistil, že největšího účinku se dosáhne použitím volně na sobě položených uhlíkových tyčinek. V důsledku velkého přechodového odporu mezi tyčinkou a destičkami dochází k velkým proudovým změnám v obvodu a membrána sluchátka se silně rozechvívá. Tím se výrazně zvětšil dosah přenosu zvuku, takže telefon dosáhl oprávněnosti svého názvu.
K dalšímu zdokonalení výrazně přispěl i T. A. EDISSON svým patentem „umělého ucha“ ze dne 27.4.1877, ve kterém se pohyb membrány převáděl na proměnlivý dotek platinového plíšku s uhlíkovou destičkou. Edisson je rovněž vynálezcem indukční cívky a telefonního zesilovače. BERLINER přispěl k zdokonalení zavedením uhlíkového prášku v mikrofonu a připojováním telefonního přístroje k vedení přes indukční cívky. MERCEDIER sloučil mikrofon a sluchátko do jednoho mechanického celku, nazvaného mikrotelefon.
Telefon tedy vznikl a byl zdokonalen v Americe. Ohlas vynálezu v Evropě však byl stejný jako za mořem. První telefony se do Evropy dostaly v říjnu 1877. Při své svatební cestě jich několik do Anglie přivezl sám Bell. Věnoval je vedoucímu londýnského hlavního telegrafního úřadu, který 24. října 1877 dva z nich věnoval generálnímu poštmistrovi v Berlíně H. von Stephanovi. Tento velký propagátor telefonů (i německého názvu Fernsprecher) již 26. řijna 1877 předvedl veřejnosti telefony v provozu na vedení mezi hlavní poštou a hlavním telegrafním úřadem. Ohlas byl velký na rozdíl od neúspěšného předvedení Reissova telefonu přesně na den o 16 let dříve ve Frankfurtu. 26. říjen 1877 je považován za den vzniku telefonu na evropském kontinentě.
Vynálezce Bell, jehož společnost The American Bell Telephone Company v roce 1880 vyrobila již přes 50 tisíc telefonů, se o patentovou ochranu v Německu nezajímal, a tak bylo možno okamžitě zahájit jejich výrobu. Koncem listopadu téhož roku firma Siemens vyráběla již 200 kusů denně. V roce 1881 byl zahájen v Berlíně provoz první městské telefonní ústředny. V téže době bylo v Americe v provozu již 20 místních a několik meziměstských ústředen.
Telefonizace se nezadržitelně šířila i do ostatních států. Zatím, co ve Vídní zahájila v roce 1881 činnost první telefonní ústředna v Rakousku-Uhersku pro 154 účastníků, v Čechách bylo v tomto roce zřízeno teprve první soukromé telefonní vedení mezi budovou správy dolů Richarda Hartmana v Ledvicích a nádražní budovou v Duchcově. Téhož roku si nechal zřídit telefonní vedení vysočanský statkář Frey, mezi svým bydlištěm a cukrovarem.
První dvě pražské telefonní stanice byly dány do provozu v dubnu 1882 k veřejnému použití zdarma. Sloužily především k propagaci a získávání abonentů. Jedna byla v domě na rohu Havířské ulice a Ovocného trhu a druhá na Malém rynečku, kde byla v domě u Rychtrů zřízena i první ústředna v Praze. Zahájila provoz 11. srpna 1882 a měla 11 účastníků. Ještě téhož roku skončila svou činnost, protože byla nahrazena novou telefonní ústřednou v Jindřišské ulici, která přešla do státní správy. V roce 1896 měla 1200 účastnických přípojek a po rozšíření v roce 1908 už 6000 přípojek.
V roce 1883, kdy měla Praha 187 telefonních účastníků, byl zahájen provoz telefonů v Plzni a Liberci. První meziměstské telefonní spojení na našem území se uskutečnilo v roce 1888. Nejfrekventovanější meziměstská telefonní přípojka mezi Prahou a Vídní byla zřízena v roce 1889. Veřejné pouliční telefonní přístroje byly dány do provozu v Praze v roce 1911.
V počátcích telefonizace u nás byly nejčastěji používány anglické telefonní přístroje firmy Gower-Bell s uhlíkovým tyčinkovým mikrofonem, dvěma Bellovými sluchátky, indukční cívkou, induktorem a články. V roce 1919 byla zřízena polostátní firma Telegrafie v Praze na výrobu telegrafů a telefonů, která začala vyrábět první typizované vzory československých telefonních přístrojů.
Větší počet technicky vyspělejších telefonních přístrojů se plně uplatnil až po zavedení automatického telefonního styku, který se u nás datuje od roku 1921.
Průkopníkem tohoto kvalitního kroku kupředu ve vývoji telefonní techniky byl Američan A. B. STROWGER, který vyřešil problém sestavování spojení pouze technickými prostředky. Roku 1889 si dal patentovat model zařízení, kterým se v ústředně uskutečňuje spojení pomocí tzv. voliče. V roce 1892, kdy byla vynalezena číselnice, bylo již toto automatické zařízení tak zdokonaleno, že o něj projevila zájem celá řada dalších států. V roce 1898 se dostalo do Evropy a bylo dáno do provozu v Londýně. V Berlíně zahájilo provoz v roce 1906.
Německá firma Siemens a Halske, která v roce 1907 získala americké patenty, zdokonalila systém volby. Vyvinula a od roku 1927 začala vyrábět čtvercové voliče. Tato firma dodávala technologii i do našich automatických telefonních ústředen. Zcela nový systém spojování začali od roku 1900 vyvíjet ve Švédsku BETULANDER a PALMREN. Byl nazván křížový a do praxe byl uveden v roce 1923 v nové ústředně v Göteborgu. O nový systém projevila zájem Amerika, kde byla první ústředna tohoto systému uvedena do provozu v roce 1938. Od té doby byl dále zdokonalován a rozšiřován. Do Evropy se tato technologie vrátila až v roce 1950, do ostatních států světa ještě později.
V sedmdesátých letech se začaly objevovat první elektronické telefonní ústředny. Elektronické spojovací systémy jsou energeticky a prostorově méně náročné a jejich systém přinesl řadu dalších předností, především v rychlosti spojování, v rozsahu funkcí, a to zejména s nastupující digitalizací 90 let. Elektronika pronikla do telefonních přístrojů a ve spojení s digitálním elektronickým spojovacím systémem umožňuje nabídnout telefonnímu účastníkovi komfortní služby (ISDN) a to jak hlasové, tak datové.
Využívání moderních spojovacích systémů, účastnického telefonního zařízení, jako koncového telefonního zařízení, se stalo v současném světě komunikace a informatiky samozřejmou a každodenní potřebou.
Obr. 1: Telefonní přístroj s rotační číselnicí