有线通信系统和无线通信系统是进行电子通信的两种手段，它们都是利用电子技术来传送语言、文字、图象或其他信息的各种通信方式总体。电子通信的具体任务应该是使任何两地的用户，不受距离的限制，能够进行良好的信息传递。为了能够完成这个任务，要求有相应的通信网络。任何建筑内的电话都能通过市话中继线又可以连接全国乃至全世界的电话网络。
我国信息产业部(原邮电部)是通信业务的主管部门，各类建筑内的通信设施，在技术上应接收其领导，施工方面也要接收它的监督。信息产业部所颁布的有关设计规范和技术标准是我们从事建筑供电设计的依据之一。
26.1通信系统概述
通信是人们交际的要求，随着商品经济的发展，这种要求越来越迫切了。在18世纪中期就有人尝试用电进行通信。1753年摩立逊(Morrison)和1774年勒沙格(Lesage)都曾有多根导线在一端用静电起电机供电，使另一端吸动纸片或出现火花以传递信息。不过传送的距离太短了。当伏打电堆发明以后，西班牙工程师萨尔瓦(DonFransiscoSalva1751～1828)又尝试用导线传送电流到另一端使水分解，以气泡的有无为信号。1809年德国索莫林(ThomasSommering1755～1830)进行了类似的实验，仍需用20多条导线，而且速度太慢。在奥斯特发现电流生磁之后，安培首先提出可以利用电流使磁针摆动以传递信息。1829年俄国希林格(1786～1837)制成用磁针显示的电报机，用6根线传送信号，一根线传送开始时的呼叫，还有一根供电流返回的公共导线。6个磁针指示的组合表达不同的信息。
在这一段时间内，有不少著名的科学家也都研究过电报通信。例如德国的大数学家C.F.高斯，物理学家韦伯(Wilhelm Eduard Weber1840～1891)(他的名字命名为磁通单位)，法国的布列奎(Fransis Cleman Brequet 1804～1883)等人，但是他们的电报机都难于满足实用的要求。
最早实用的电报机是1837年英国的科克(William Cooke 1806～1879)和惠司通(Charles Wheat stone 1802～1877)制成的双针电报机，并实际应用在利物浦的铁路线上为火车的运行服务。俄国的雅可比(1801～1874)发明了电磁式电报记录仪，改变由人直接观察磁针摆动的接收方式，增加了收报的可靠性。但这些电报机有一个共同的致命弱点：都只能传送电流的“有”或“无”两个信息，如果用多根导线不仅太复杂了，而且线路的成本也太高，难于应用。
莫尔斯(SamuelFinleyBreeseMorse)对电报通信的贡献，莫尔斯原来是一个画家。在从法国到纽约的旅途中，在邮船“萨丽”号上，他听了一位医生向旅伴们介绍奥斯特电流生磁和安培关于电报的设想的讲演，发生了很大兴趣，下决心研究电报。下船时，他对船长说：“先生，不久你就可以见到神奇的‘电报’啦，请记住，它是在您的‘萨丽’号上发明的！”
事情远不如想象的那样简单，画家必须对电学从头学起，他刻苦自学，还逐一分析了已有电报机的优缺点。三年过去了，还一无所成。积蓄用完了，只能还从事绘画维持生活，用业余时间研究电报。他终于抓住了关键所在，即怎样才能够传送复杂信息的问题。
他考虑到有电流是一种符号，有电流的时间长一些是另一种符号，没有电流也是一种符号，把它们组合起来，可以构成数字和字母，复杂的内容就能够通过导线传送了。他规定了点划组合所代表的字母，这就是著名的莫尔斯电码，直到现在人们还在使用。在1837年，收、发电码的电报机终于诞生了。
莫尔斯申请了专利，并为理想将要实现而高兴。他带着电报机四处奔走，企图说服企业家进行投资，而得到的回答不是冷淡就是讥笑。他的机器确实也比较粗糙，传递信息的距离不过十几米远。不过这些没有使他丧失信心。他忍饥挨饿不断改进自己的机器。这时有一个青年机械师盖尔自愿做他的助手，他们反复试验，通过增加电池组、加大电磁铁的线匝，使通信距离逐渐增大。他们完成最后的试验时，已经是第一台机器诞生四年之后了。
他带着改进后的电报机，离开纽约去年盛顿，说服了几位议员向国会提出一个议案：拨款3万美元在华盛顿与巴尔的摩64km之间建立一条实验性电报线路。不料国会经过激烈辩论，议案没有通过。莫尔斯伤心地回到纽约时，口袋里只剩下几十美分了。此后一年里他贫病交加，实验中断了，重新拿起画笔但笔墨生疏，作品也卖不出去，看来他处于绝境之中。
通信技术的进步是生产发展中的社会需要。一天，他突然收到参议院的通知，国会重新讨论了修建电报线路的拨款提案，终于获得通过。1844年，世界上第一条商用电报线路建成并正式通报了。
莫尔斯的电码和电报机，以其实用性陆续地被欧洲各国采用，各地的电报线路也不断增加和扩建。1850年建成连接英国和法国的多弗尔海峡的海底电缆，1852年伦敦和巴黎间实现直接通报。1855年建成地中海到黑海的海底电缆，完成了英、法、意直到土耳其的电报通信线路。
26.1.2通信系统的分类
自从1876年美国人贝尔发明了电话以后，经过一百二十多年的不断发展，已然形成不同类别的通信系统。在现代建筑设计内容中，电话及广播等通信系统已然成为必需设置的弱电系统，这是由于在信息时代，联络手段的先进与否在各种竞争中起着十分重要的作用。
通信系统按信息源不同分类可分为电话、电报和广播三种。
1.人工交换机原理
电话通信乃是常用的主要联络手段。有许多的企业都设有电话交换机、会议电话、调度电话、内部对讲机等。人工电话交换机的简单原理如图26-1所示。
图26-1人工交换机原理图
1-人工交换机；2-绳塞；3-用户
1889年美国人斯特劳杰发明了一种自动电话交换机，是以一位号码为一级，用步进选择器按照主叫用户所拨号码，一步一步选择，故称为步进交换机。1919年瑞典人贝塔兰德发明了纵横交换机，它的用公共控制电路是纵横接线器，即一组交叉点矩阵。自动交换机的简单原理如图26-2所示。
图26-2自动交换机原理图
1-自动交换机；2-接续部件；3-线路；4-控制部件；5-用户
2.程控交换机
现代常用的是程控交换机也称电子交换机，有布线逻辑控制(WLC)及存储程序控制(SPC)两种。所谓逻辑控制就是根据一定的逻辑要求，采用电子元件构成逻辑电路，并且根据逻辑电路输入状态的变化，产生一定的输出信号来控制交换动作。而存储程序控制就是将预先编好的程序存储在交换系统的存储器中，处理机按照预定的程序及一定的数据进行工作，产生输出信号来控制交换动作。存储器是可读写存储器，即随机存储器(RAM)。通话时，先将输入信号按照输入时间次序写入存储器的各存储单元，然后在控制电路的控制下，按需要的时间次序读出存储器相应存储单元的内容而实现数字交换。它是电脑技术和脉冲编码调制(PC-M)技术巧妙的结合。
26.1.3电话系统组成
1.电话系统图
电话按其使用场合可以分为市内电话、长途电话、企业电话、建筑物内部电话、调度电话及对讲电话等。电话系统构成如图26-3方块所示，利用通信卫星实现跨洲际的通信。电话通信是双向通信，每部电话都必须有送话器和受话器，现代长距离电信是利用通信卫星、地面卫星站、地面微波站收发及配套的载波通信设备所组成的。
图26-3电话系统构成示意图
2.电话装置
电话主要装置架空引入装置、配管和管内穿电话电缆、电话组线箱、电话端子板和电话出线。电话系统图如图26-4所示。
图26-4电话系统图
电话系统中的组线箱和各装置做法可参考电气安装工程施工图册。
3.光纤电缆
利用光导纤维电缆(光缆)通信，国产已有第四代产品，一根光纤可传送150万路电话，2000路电视，每公里光纤只损耗0.2dB，其重量只有2.7g，抗电磁干扰性能好，防潮、防震、防腐蚀、还具有传输频带宽、节能、材料资源丰富等特点。
26.1.4电话机上的标记和符号
1.通用标记电话机上的常用英文标记如图26-1所示。
表26-1电话机上的常用英文标记
|
英文标记或符号 |
意义 |
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ALARM |
闹铃 |
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ANSWER(..ANS) |
应答 |
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AUTOMATICDIAL(.AUTODIAL) |
自动拨号 |
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BATTERY |
电池 |
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CALL |
呼叫 |
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CHECK |
检测 |
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CHARGE |
充电 |
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CORDLESSPHONE |
无绳电话机 |
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DIALINGMODE |
拨号方式 |
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DISPLAYPHONE |
液晶显示电话机 |
|
DONOTDISTURB(..DND) |
勿打扰 |
|
DOCTOR或╋ |
医疗急救 |
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EMERGENCYCALL |
紧急呼叫 |
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FLASH(..F) |
闪跳 |
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FIRE |
火警 |
|
HANDFREE(..H-FREE) |
免提 |
|
HOLD或MUSICHOLD |
音乐保持 |
|
INDEX |
索引 |
|
INTERIORCOMMUNICATION(..INT.COM) |
内部联络 |
|
INUSE |
在用，通话 |
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KEY |
锁 |
|
LOWBETTRY(..LOBATT) |
电池电压不足 |
|
MEMORY(..MEM) |
记忆 |
|
MEDICAL或╋ |
医疗急救 |
|
MICROPHONE(..MIC) |
话筒 |
|
MULT-FUNCTIONPHONE |
多功能电话机 |
|
ON/OFF |
通/断 |
|
MUTE |
静音 |
|
PAGE |
检索 |
|
PAUSE(缩写P) |
暂停，延时 |
|
POLICE |
盗警 |
|
POWER |
电源 |
|
POSTMERIDIEM(缩写PM) |
下午 |
|
ANTEMERIDIEM(..AM) |
上午 |
|
PULSE/TONE(缩写P/T) |
脉冲/双音频 |
|
PROGREM |
编制程序 |
|
RECALL(缩写R) |
记忆发出 |
|
RECORD(..REC) |
录音 |
|
REDIAL(..RDL或R) |
重发 |
|
RELEASE |
解除 |
|
REPEAT(..REP) |
复位 |
|
RESET |
重设，挂机 |
|
RINGER(HI/LO) |
铃声(高/低) |
|
RUBBERANTENNA |
橡皮天线，手机天线 |
|
SAVE |
储存 |
|
SPEAKER-PHONE(..SP_PHONE) |
扬声器通话 |
|
START |
开始 |
|
STORE(..S) |
储存 |
|
TALK/STAND |
通话，等候 |
|
TELESCOPICANTENNA |
拉杆天线，座机天线 |
|
TIMER(..T) |
机时器 |
|
TIMESET |
时间调整 |
|
VOLUME(..VOL) |
音量 |
|
* |
星符键 |
2.常用符号现代电话系统常用符号见附录。
26.1.5有线电话及无线电通信
1.通信方式的分类
(1)有线通信：采用电话电缆、架空线及光纤维电缆等。
(2)无线通信：它是利用电磁波的形式在空中传播信息。
(3)电报：电报是一种直接用文字符号或图片传递信息的系统。它可以分为直流电报(即编码电报)、载波电报和传真电报等。
(4)广播：广播是把信息向没有严格限定接收对象的一种较大范围的通信方式。它可分为声音广播和图象广播(如电视及传真)两种。
2.通信事业的发展
从1856年起，准备建设连接英国和美国的海底电缆，成立了大西洋海底电缆公司。英国的W.汤姆逊当时在电学上已有成就，不过在公司中仅是普通的董事。原来负责工程设计的电气工程师在开始铺设施工的时候，突然拒绝出海，临时由W.汤姆逊接替他的工作。因为原设计中的许多错误，铺设工作几经失败。经过十年之久，在汤姆逊的许多创造付诸应用之后，如镜式检流计、双臂电桥、累计功率计等等，终于在1866年实现了英、美间的越洋通报。到1869年又铺设完成太平洋、印度洋的海底电缆，实现了全球范围的海底电缆。W.汤姆逊由于他的贡献后来被英国封为开尔文爵士（LordKelvin）。1870年从上海至香港的海底电缆，由大北公司进行铺设，1872年用莫尔斯电码组成中文代码，也正式通报了。
电报的成功促进了电话的发明。1861年德国人莱斯(JohannPhilippReis1834～1874)制作了金属屑话筒，将声音转变为电流的变化，再用这个电流使铁线磁化，这种磁化可以传播一小段距离。接收器的簧片因磁化而产生振动，可以辨识单音，成为电话的萌芽。
贝尔(AlexanderGrahamBell1847-1922)出身于语言学世家，大学毕业后随父亲从英国迁居北美。父亲是当时著名语音学者，父子二人经常接受邀请到各地讲演，帮助聋哑人辨别声音和发声，很受欢迎。1869年贝尔才22岁就受到聘请，成为波士顿大学的语音学教授。他研究怎样从波形识别声音时，在实验中发现当一个螺管线圈接通电流或断开，有“滋滋”的声音，这本是平常的事，也许由于专业习惯的原因，使他想到用电流传送声音，他多方请教。1873年去华盛顿找到电学家J.亨利，亨利对贝尔父子对聋哑人成功的教学早已知道，接待了他。贝尔讲了自己的想法，亨利鼓励他干。贝尔担心不懂电学，这位大科学家的回答是：“那就去掌握它！”这句话使贝尔终生难忘。他下决心从事电话的研究，干脆辞去了教授职务。在青年电气工程师沃森（ThomasWatson）的协助下，他和沃森继续对电话不断改进，又采用了1877年爱迪生（ThomasAlvaEdison1847-1931）发明了阻抗式送话器，使话音效果大为改善。1878年，贝尔在纽约与波士顿之间进行了通话试验，两地之间相距达300公里。同年美国和英国都有商业电话投入使用。此后发展十分迅速，两年后在美国已有48000台电话。
电报和电话通信已经在全球范围形成了庞大而重要的产业部门，它不仅在工业生产、商业贸易上发挥巨大作用，而且对军事、政治、乃至气象、文化交往、人民生活都产生了重大影响。
电报和电话统称为有线通信。它们都需要有传送电信的传输线，而架设及维护线路的费用占总投资中很大比重。特别是对于游动目标，如海上船只等，就更无能为力了。
1890年法国布冉利(EdouardBranley1844～1910)在重复赫兹的电磁波实验中发现电磁波使玻璃中铁屑的总电阻力大为减小。因此他制成了金属屑检波器，用以探察电磁波的出现。1893年美国N.特思拉发表了接收电磁波的调谐原理，进行了用无线电磁波的遥控实验，成功地起动了百米外的电灯。1894年英国的洛吉(OliverJosephLodge1851～1940)改进了金属屑检波器，加上了一个敲击装置，使金属屑可以恢复高电阻的状况，能再次起接收作用。用这个装置他进行了用电磁波传送莫尔斯电码的试验。同一年，俄国的波波夫(AkachpCt1859～1906)在电磁波接收器上加上两根伸展的直导线以增加接收的灵敏度，这成为最早的天线，能够接收远处雷电产生的电磁波。
1895年夏意大利的马可尼(GuglieimoMarcheseMarconi1874-～1937）在家中的花园里用电磁波启动电铃成功。到秋天他又进行一次试验，这次是将火花式射机安置在村外的小山顶上，把较长的天线挂在一棵大树上。接收机安放在家中的三楼。一个同伴在小山顶上发报，他在家里接收，实验取得了成功，距离为2600m。马可尼向意大利政府邮电部请求资助，但是遭到拒绝。他只能到英国寻到机会。1896年6月他取得英国政府关于无线电通信的专利，并介绍他去找英国邮电局总工程师普利斯博士。在普利斯的帮助下，在邮电总局大楼与银行大楼之间成功地进行了通信实验，两楼相距300m。不久又在索尔兹伯里平原进行了收发试验，通信距离达8km。1897年他又在英国布里斯托海湾进行跨海无线电通报取得成功，成立了无线电通信公司，1898年投入商用。1900年他又取得调谐回路的专利。1903年实现了英国与加拿大之间的远距离商用无线电通信。
当时的无线电通信只限于电报，进行无线电话通信的试验却都失败了。失败的原因是由于当时产生无线电波的方法是采用火花放电的振荡器，这种振荡噪音是很大的，无法从中辨别清楚语言。
无线电传送电报实现之后，人们一直希望用无线电传送语言。1906年美国费森登(ReginaldAubreyFessenden1866～1932)进行了无线电话的试验，但是所用的火花式振荡器电池中噪音太大，难于实际应用，试验失败了。1913年德国麦思纳(AlexanderMeis-ner1883～1958)根据三极管的放大作用，使三极管的输出信号又送回输入端制成了振荡器，可以产生不衰减的高频振荡。同时利用三极管的放大作用，可以控制高频振荡振幅大小，称为调制。无线电话可以实现了。
有线电报或电话只能向传输线所通向的接收站发送，而无线电波是广泛传播的。电波所到之处，只要有接收机，任何人都可收到。这个特点对无线电通信的保密性是不利的，但是它可以向广大范围传送新闻或公告，或者音乐等文化教育节目，这就是无线电广播。1919年美国匹茨堡建成KDKA广播电台，正式向公众播送语言新闻及音乐。
用无线电波传送图象的设想，是1908年英国坎贝尔－斯温顿(A.A.Campbell-Swinton)提出的。1925年美国贝尔德(JohnLogieBaird1888～1946)发明了机械扫描电视。装置比较简单，用一个带有许多小孔的盘，盘转动时使小孔依次对准画面上不同部位，再有光敏电池和受控的可变强弱的光源。同时接收机也要类以的设备，并保持盘的转动与发送同步就可以了。1929年他在英国广播公司开始播送每帧图象分解为30行的机械扫描电视。
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