Geräusche, Töne und letztendlich auch die menschliche Sprache sind Schallwellen, Schwingungen der Luftpartikel, die vom Trommelfell im Ohr aufgenommen und damit wahrnehmbar werden.

Elektriksche Laut(fern-)übertragung muß diese Schallwellen möglichst unverfälscht in elektrische Schwingungen umwandeln umd am Empfangsort wieder in Schall zurückwandeln. Als Schallempfänger und -sender sind dünne Platten (Membranen) geeignet, die von den Schallwellen in Schwingungen versetzt werden können bzw. umgekehrt.

Telephon:

Hinter Membranen a sind kleine Elektromagnete c d angebracht, deren Eisenkern an den Polen von Dauermagneten N S befestigt sind. Die Kraftlinien der Dauermagnete schließen sich durch die Eisenkerne (Pohlschuhe) und die davor gelagerten Membranen. Die Windungen der Spulen sind durch die Leitungen e f miteinander verbunden.

Wird nun die Eisenmembrane a z. B. durch die Schallwellen g in Schwingungen versetzt, so ändert sich die Entfernung zwischen Membran und den Polschuhen (der Luftweg der Kraftlinien), infolgedessen auch die Zahl der Kraftlinien. Ändert sich in einer Magnetspule die Kraftlinienzahl, so werden in derselben Ströme induziert, und zwar Wechselströme, weil die Membrane die Kraftlinienzahl vermehrt und vermindert, je nachdem sie sich den Polen nähert oder sich entfernt. Die erzeugten Ströme fließen über die Leitungen e f und erregen den Elektromagneten d, welcher die Membran b in Schwingungen versetzt. Die Membran gibt die Schwingungen an die sie umgebende Luft ab und erzeugt auf diese Weise Schallwellen h, welche eine genau gleiche Schwingungszahl wie die erzeugenden Schallwellen g, aber erheblich geringere Stärke besitzen.

Die soeben beschriebene Anordnung ergibt eine besonders reine und klare Übertragung, sie ist aber wegen der geringen Lautstärke für den praktischen Gebrauch wenig geeignet.

Erst im Mikrophon wurde schließlich ein Apparat gefunden, welcher in Verbindung mit dem Telephon für die moderne Telephonie die Grundlage bildet. Beim Einschalten des Stromes macht sich ein knackendes Geräusch im Telephon bemerkbar, welches sich so oft wiederholt, als der Kontakt geschlossen und geöffnet wird. Die Eigenschaft von Kohle, ihren Widerstand unter Druck zu verändern, macht sie in hohem Maße für derartige Kontakte geeignet:

Die die Schallwellen aufnehmende Membrane besteht aus einer dünnen Kohlenplatte a, vor deren Mitte ein Kohlenstift c mit leichtem Druck gelagert ist. Das Telephon besitzt genau dieselbe Anordnung wie oben.

Mikrophon und Telephon sind durch die Leitungen e und f verbunden. In die Leitung e ist eine Stromquelle g geschaltet. Der Strom fließt von dem Element über die Leitunug e zum Telephon d über Leitung f, Mikrophonmembrane a, Kohlenstift c und Leitung e zum Element g zurück.

Solange die Meinbrane nicht erregt wird, ist in dem Telephon kein Ton hörbar. Sobald aber Schallwellen die Membrane in Schwingungen versetzen, ändert sich der Druck an der Berührungsstelle von a und c, damit ändert sich auch der Widerstand des Mikrophons, der Strom wird verändert, die Telephonmembrane erregt und die Schallwellen wiedergegeben. Zur direkten mikrophonischen Übertragung dient also Gleichstrom, der in seiner Stärke den Schwingungen der Schallwellen entsprechend schwankt.

Das Mikrophon besitzt eine außerordentlich hohe Empfindlichkeit, die von dem Telephon (Fernhörer) wiedergegebenen Schallwellen sind erheblich stärker als bei der Übertragung zwischen zwei Telephonen. Da die verwendete Stromstärke verhältnismäßig groß ist, so nimmt die Lautstärke des Telephons mit wachsender Leitungslänge infolge des höheren Widerstandes sehr bald ab. Diese Schaltung wird daher nur für sehr kurze Entfernungen, besonders in der Haustelephonie verwendet.

Ein geeignetes Mittel, um die mikrophonische Übertragung auch für größere Entfernungen brauchbar zu machen, ist der Transformator (Induktionsspule):

Das Mikrophon a c ist über die Batterie g an die primären Windungen p der Induktionsspule angeschlossen. Die sekundäre Wicklung s steht mit den zum Telephon führenden Leitungen e f in Verbindung. Die durch das Mikrophon hervorgerufenen Schwankungen des Gleichstromes erzeugen in der mit hoher Windungszahl versehenen Sekundärwicklung s Wechselströme von verhältnismäßig hoher Spannung. Die Stromstärke ist äußerst gering, so daß selbst ein hoher Widerstand der Leitungen von keinem großen Einfluß ist.

Zur gegenseitigen Sprachübertragung (im Unterschied zum Telefon ist das Mikrofon ja nur als Sender zu verwenden) werden bei beiden Sprechstellen jeweils Telefon (Fernhörer, F) und Mikrofon (M, ggf. mit Induktionsspule I) angeordnet und insgesamt - über die Leitung - in Reihe geschaltet:

Zentralbatterie-Grundschaltung:

Die bis jetzt entwickelte Schaltung ist für den Sprechverkehr ausreichend. Es fehlt jedoch eine Einrichtung, mit der man die Gegenstelle anrufen kann. Um die ankommenden Rufzeichen hörbar zu machen, verwendet man Wecker, die von der Gegenstelle aus über die Fernsprechleitung betätigt werden können.

Die Mikrophonbatterie hat eine zu geringe Spannung, um den Wecker der gerufenen Sprechstelle in jedem Falle sicher zum Ansprechen zu bringen. Deshalb werden Kurbelinduktoren in Verbindung mit Wechselstromweckern verwendet, die den gestellten Anforderungen in bezug auf Betriebssicherheit, Anlage- und Betriebskosten am besten gerecht werden:

Ortsbatterie-Grundschaltung:

Der Wecker (W) darf nur dann in der Leitung liegen, wenn nicht gesprochen wird, weil er sonst die Sprechströme drosseln würde. Man erreicht dies durch den Einbau eines Gabel- oder Hakenumschalters (GU, HU). Beim Abnehmen des Hörers wird der eigene Wecker ausgeschaltet und erst beim Auflegen wieder angeschlossen. Gleichzeitig schließt und öffnet ein Arbeitskontakt des Gabelumschalters den Mikrophonstromkreis (M).

Der Kurbelinduktor (Ind) wird so an die Leitung geschaltet, daß im Ruhezustand der Widerstand der Ankerwicklung durch einen Umschaltekontakt des Induktors überbrückt ist. Beim Drehen der Kurbel hebt dieser Kontakt den Kurzschluß auf und schließt den Rufstromkreis. Dann fließt der Strom von der Ankerwicklung wechselweise über die a-Leitung zur Gegenstelle und über die b-Leitung zurück zum Anker und umgekehrt. Der eigene Wecker und der eigene Fernhörer (F) dürfen währenddessen nicht vom Rufstrom beeinflußt werden.

Quellen: Beckmann, Telephon- und Signalanlagen
Blatzheim, Fachkunde für Fernmeldetechnil
Autorenkollektiv, Apparattechnik