Come i cellulari convertono i suoni in impulsi elettronici

La parola "telefono" viene dal greco "tele" (lontano/distanza) e "phone" (voce/suono), secondo Privateline, sito di tecnologia e storia telecom. I telefoni hanno sempre funzionato trasmettendo segnali elettrici; l'innovazione del cellulare è stata trasmettere quei segnali digitalmente, senza fili.

Telefonia di base

Ogni telefono, anche il più semplice filo tra due lattine, funziona trasmettendo vibrazioni. Filo e lattine sono un'utile illustrazione per capire i telefoni.
Quando chi parla da un lato parla in una lattina metallica, il metallo risuona, creando vibrazioni (impulsi elettronici), che viaggiano lungo il filo teso, e vengono riprodotte nell'altra lattina, che riproduce la vibrazione nei timpani dell'ascoltatore. Il suono è tutto vibrazione.

Prime linee fisse

Il passo successivo per capire i cellulari è capire la linea fissa base. Nella linea fissa, invece di inviare vibrazioni lungo un filo teso, la vibrazione viene inviata come impulso elettronico.
Un telefono, quando impegnato, invia una corrente elettrica costante al destinatario. Quando chi chiama parla nel telefono, nei primi telefoni faceva vibrare il diaframma, alterando la corrente elettrica, creando impulsi elettronici che facevano vibrare il diaframma sul telefono del destinatario e, a sua volta, riproducevano il parlato, secondo Privateline.

Il Microfono

Oggi gli impulsi elettronici in linee fisse e cellulari non sono trasmessi da un diaframma vibrante ma da un segnale creato da un microfono nel microtelefono. Un microfono è un modo più sofisticato di registrare vibrazioni e convertirle in segnali elettronici.
Secondo Media College, un microfono contiene una piccola placca metallica, il diaframma, che vibra registrando onde sonore e trasmette la vibrazione a una bobina di filo, che a sua volta si avvicina a un magnete. Quando bobina e magnete si avvicinano, si crea un impulso elettromagnetico, trasmesso a un filo collegato, che manda gli impulsi a un piccolo computer, o "codificatore", che converte gli impulsi in codice binario, o digitale.

Invio del segnale

Una linea fissa invierebbe il codice digitale prodotto dal codificatore del telefono attraverso un filo. Ma un cellulare trasmette il codice via onde radio. Le onde radio, portando il segnale digitale, vanno a una stazione base, o torre radio, che instrada le onde a un centro di commutazione, che infine invia il segnale al cellulare del destinatario da un'altra torre.
La tecnologia cellulare funziona su un sistema diviso in zone geografiche, o "celle". Tutti i telefoni che chiamano in una certa area sono instradati a una torre designata per coprire le chiamate per quell'operatore in quell'area. Le grandi compagnie cercano di avere celle in tutto il paese, ma a volte ci sono buchi nella copertura, risultando in segnale debole o assente.

Trasduttori piezoelettrici

Quando il telefono ricevente riceve l'impulso elettronico prodotto dal microfono del chiamante, un dispositivo chiamato trasduttore piezoelettrico converte l'impulso elettronico di nuovo in vibrazione, o energia elettrica in acustica, secondo il Center for Nondestructive Evaluation dell'Università dell'Iowa. L'elemento principale in un trasduttore piezoelettrico è un pezzo di materiale polarizzato con elettrodi su lati opposti. Quando il campo elettrico è applicato attraverso il materiale, attiva alcune molecole, secondo il rapporto carica negativa/positiva, e fa cambiare dimensioni al materiale, ovvero vibrare, riproducendo il suono.