電波編碼

出自六年制學程
在2015年5月5日 (二) 15:18由柯智懷對話 | 貢獻所做的修訂版本

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電波編碼,又稱電信通訊,是一種透過電磁波或電力來進行通訊的資訊傳遞方式。

電報普及之前的電信通訊

紅綠燈
臂木信號機

在電報普及之前,人類就使用色光的差別(可見光是電磁波的一種)來遠距離傳遞訊息,約140萬年前左右,人類學會用火,雖然沒有確切證據,但多數歷史學家推測,在那之後不久,使用烽火所造成的背景色差就用來標示領地、傳遞訊息了。在世界各國之中,中國有最多使用烽火的記錄,而傳說西周末期(約西元前771年),周幽王為了取悅美女褒姒而不斷點燃烽火,最終導致軍隊不信任烽火,使真正戰爭時西周毫無抵抗之力而滅亡,烽火的重要性由此可知。

另一方面,比周朝更早的時候,平民就用燭燈的明滅、使用鏡子反射陽光來傳遞訊息(這方法至今還非常常用,而且很實用),17世紀,那些研究燈泡的科學家也用燈號來測試電燈泡的能耐,想必應該玩壞了很多嬌嫩的電燈泡,所以實際上成本很高,電燈泡燈號要一直到1902年廉價白熾燈泡量產時才再次出現,那個時候電報早已佔領整個世界了。

1684年的時候,首次有人嘗試使用電力點燃烽火;1792年到1846年間,法國建立電力臂木信號機網路來傳遞訊息,19世紀,隨著電報的普及,電力烽火和臂木信號機逐漸式微,現在則少有使用。

電報

電報奠定了整個現代電信業務發展的基礎,我們所熟悉的按鍵式電報機出現於19世紀初,但實際上,最早的電報機出現於1753年的英國。

那種電報機使用26條電線分別代表26個英文字母,發電報的一方按照文字順序在電線上加以靜電,接收的一方在各電線接上小紙條,當紙條因靜電而升起時,便能把文字記錄下來,當時用來發電報的工具是毛巾和玻璃棒,但是由於靜電一陣子後就會消失,所以在發的時候會需要再摩擦玻璃棒,效率顯然不是很好,於是這種電報機並沒有普及。

到了1837年,美國人薩繆爾‧摩斯發明了按鍵式電報機和摩斯電碼,並馬上申請了專利。摩斯的電報機是使用脈衝(意思就是突然通過的電流)來發報,這和初代電報機恰恰相反。

因為電報機的結構很簡單,只要用鐵片、木頭、電池和電線就可以做出一台電報機,所以電報很快在全球迅速發展起來,1850年,第一條跨海電纜在英吉利建成,把英國和歐洲大陸的電報網連接起來;在5年後,1855年,驚為天人的跨大西洋電報電纜工程宣告完工,可是三天後這條電纜就掰掰了,真正能用的那一條其實是在1866年才蓋好。

1892年,被稱為是「世界上最偉大的發明家」的尼古拉‧特斯拉搬了一台超大的基地台到他的庭院,然後開始測試無線電和對講機,可能是因為真的沒有什麼挑戰性(即使沒什麼難的,想到而且還真做到的人還是最厲害的),無線電一年之後就被特斯拉拿出來賣了,可是無線電基地台只有特斯拉家裡有,所以只能看不能吃。

1895年,甲午戰爭剛剛好打完,這個時候義大利人馬可尼也剛剛好完成了第一次的遠距離無線電收發測試,1899年,他成功進行英國至法國之間的傳送。1902年首次以無線電進行橫越大西洋的通訊。無線電報的發明使流動通訊變得可能,配備無線電電報機的遠洋船隻,就算在海洋上仍然與陸地保持通訊,更能在需要時發出求救訊號。

至於台灣的電報發展始於清代,1874年,當時的台灣巡撫沈葆楨提議建設水陸報線。1877年,丁日昌在台灣架設臺南府城至鳳山旗後電報線。1876年於台北成立「電報總局」,1888年設立電報學堂。在日治時期最盛時,台灣有線電報電路99路,對外無線電報電路16路,海底電纜6路,往後多被美軍炸毀。

電報設備與機房在台灣光復之後由電信局接收,並且使用國際通用的「五單位碼」。

目前台灣鐵路管理局(台鐵)仍在使用電報,並使用一種稱作國音電碼的注音電報來發送訊息。

把聲音變成電波吧!

貝爾電話

現今轉換聲音與電波的主要工具不外乎電話、錄放音機與音響、無線電對講機三種,電話是最早出現的。但是最早的電話、近代的電話和今天拿在手上的行動電話前前後後其實是三種完全不一樣的東西,只是用途在我們看來大概相同,也沒什麼人去問這其中原理的差別。

電話的概念出現於18世紀,那個時候電報還未出現,當時的電話原理非常簡單:聲音就是一種透過介質傳遞的複合振動波,既然只要有介質就可以傳遞,那麼當然也可以透過一條細長的固體線來傳遞。於是,最早的有線電話就出現了,那是兩個話筒用一條線串起來,在其中將別條線疊上就可以增加話筒數量,但是聲波透過這樣的傳播方式損耗很大,因此不能夠傳得太遠,而且保密性很差,所以傳聲筒在一般通話用途並不常見,現在我們可以在醫院看到醫生使用聽診器,那正是傳聲筒的一種應用。

19世紀初,電報被發明,電報透過電脈衝傳遞訊息的概念被亞歷山大·格拉漢姆·貝爾引入電話,製作了第一台真正的電波編碼電話,但後人誤以為貝爾發明的是傳聲筒,所以傳聲筒後來以訛傳訛被叫做「貝爾電話」。

現代電話與廣播電台的發明

19世紀初,電報被發明什麼的然後電脈衝的概念就被貝爾抄走了,貝爾利用把聲音轉換成電脈衝再轉換回聲音來增加聲音能夠傳遞的距離,這樣一來,第一台能用的電話就非常神奇地出現了。

把景物也變成電波!

電波編碼數位化

電波編碼的前景