Telefonul s-a schimbat mult de la inventarea lui. Astăzi nici măcar dispozitivul nu transmite pur și simplu vocea unei persoane altuia pe distanțe lungi. În lumea modernă, acesta este un instrument tehnic complex, cu inteligență artificială, care nu poate doar să efectueze apeluri și să trimită mesaje, ci și să reda video și audio, să acceseze Internetul, să proceseze cantități mari de informații și să efectueze simultan multe operațiuni și sarcini. Ce știm despre cum funcționează și cum funcționează telefonul? În cadrul acestui articol, vom încerca să înțelegem această problemă.
Nașterea și evoluția telefonului
Fondatorul primului aparat de transmitere a informațiilor la distanță este considerat a fi Samuel Morse, care a inventat telegraful și codul Morse.
Este dificil să numiți acest dispozitiv un telefon cu drepturi depline, deoarece informațiile au fost transmise folosind închiderea contactelor și în specialCodul Morse, așa cum este adesea numit pe scurt, a fost dezvoltat pentru acesta.
Unii istorici atribuie inventia primului telefon lui Antonio Meucci, pe care l-a numit telefotofon. El a dezvoltat desenele, dar dintr-un motiv necunoscut nu și-a înregistrat creația. Prin urmare, brevetul îi aparține lui Alexander Bell. Dispozitivul său nu avea niciun apel și în exterior nu avea nimic de-a face cu dispozitivele moderne.
Aparatul telefonic era voluminos și incomod pentru negocieri, cântărind aproximativ opt kilograme. Cu toate acestea, acest lucru nu a împiedicat popularizarea și răspândirea sa largă în toate țările. Până la începutul secolului al XX-lea, în lume existau deja peste zece mii de stații. De fiecare dată, au fost aduse modificări și îmbunătățiri designului său, astfel încât în designul său au apărut un microfon și un difuzor separat.
Constructia globala a centralelor telefonice automate a dus la modernizarea aparatelor. Au primit un receptor și un disc pentru a forma numărul abonatului. Cadranul conținea numere și litere, cu excepția literei „З”, deoarece seamănă cu un trei. La telefoanele fixe cu buton, această numerotare a fost păstrată până în prezent. Acest lucru nu se face deloc pentru a trimite mesaje, este mai ușor să vă amintiți numărul. Primele dispozitive din Rusia sovietică au aparținut a două companii: Ericsson și Siemens. Acestea erau telefoane fără încărcător, care funcționau pe principiul transmiterii și recepționării impulsurilor electrice simple.
Telefoanele fără fir au apărut la noi în anii 70 ai secolului XXsecol. Ei au transmis un semnal radio la bază, care, la rândul său, a comunicat cu un alt abonat de-a lungul liniei prin comutatoare. Numele lor comercial este „Altai”, erau un prototip de comunicații mobile. O astfel de instalație cântărea șapte kilograme. Nu era potrivit pentru transport, așa că era echipat cu vehicule de servicii operaționale. A încetat să mai existe abia în 2011.
În Rusia, prima comunicare celulară a apărut în 1991 și a funcționat conform standardului NMT. Primii furnizori de telefoane mobile au fost Nokia și Motorola. Prețurile pentru dispozitive erau cosmice și doar oamenii foarte bogați și le puteau permite. Standardul GSM a apărut în 1993 și, după ce și-a învins concurenții, a prins rădăcini în multe țări. Vă permite să implementați o mulțime de funcționalități, inclusiv trimiterea de mesaje scurte. Inițial, trebuiau trimise ca notificări de serviciu, dar utilizatorilor le-a plăcut atât de mult opțiunea încât s-a transformat într-un serviciu separat al operatorilor de telefonie mobilă.
Odată cu apariția erei dispozitivelor portabile, dispozitivul telefoanelor mobile a devenit din ce în ce mai complex, dimensiunea și greutatea - mai puține, iar posibilitățile - mai multe. Din giganți de trei kilograme, au devenit echipamente de comunicații în miniatură care pot încăpea cu ușurință chiar și în mâna unui copil. De-a lungul timpului, tastatura reală cu buton a fost înlocuită cu una virtuală pe ecranul tactil. Pe panou au apărut camere, scanere de amprente și multe alte dispozitive.
Cum funcționează telefoanele analogice
Dispozitiv de telefon rotativ și cu apelare tactilă similar în disponibilitateblocuri compozite, dar diferă prin principiul de funcționare. Unitățile includ următoarele module:
- Receptor cu microfon și difuzor.
- Telefon.
- Apelant.
- Unitate de apelare.
- Transformer.
- Comutator cu pârghie.
- Condensator de separare.
- Modul RF (stații portabile).
Comutatorul cu pârghie este responsabil pentru conectarea dispozitivului la linia de abonat. În dispozitivul de telefonie fără fir, conexiunea este condiționată de pornirea receptorului.
Microfonul convertește undele sonore în semnale electrice. Dispozitivele sunt împărțite în electrodinamice, condensatoare, cărbune, electromagnetice și piezoelectrice. Ele sunt, de asemenea, împărțite în active și pasive. Cele active formează un impuls electromagnetic din sunet, cele pasive modifică parametrii altor noduri, în principal capacitatea și rezistența. Acestea din urmă necesită o sursă de alimentare suplimentară.
Telefonul traduce impulsurile electrice în sunet. Curentul electric care curge prin bobine formează un câmp magnetic alternativ, care face ca membrana difuzorului să vibreze. Dispozitivele electrodinamice și electromagnetice utilizează un sistem magnetic diferențial, dispozitivele piezoelectrice deformează elementele membranei surselor de frecvență sonoră asociate acestuia.
Unitatea de apel poate fi de inducție și electronică. Necesar pentru a notifica abonatul despre un apel primit. Primul, cu ajutorul curentului care curge în bobine, face percutorul să vibreze și să lovească cupele de sonerie. Unitatea electronică proceseazăinformații despre semnalul de intrare și îl redirecționează către un difuzor comun sub formă de impulsuri de o anumită frecvență, care se numește ton de apel.
Modulul RF este prezent doar în unitatea telefonului fără fir. Este conceput pentru a face schimb de informații între telefon și receptor prin semnale radio.
Transformatorul conectează nodurile vorbitoare individuale între ele. De asemenea, elimină efectul ecou local în receptor și este responsabil pentru potrivirea cu impedanța liniei.
Este necesar un condensator de decuplare pentru a conecta telefonul la linie în modul de a primi un semnal de intrare și de a aștepta unul de ieșire. Acceptă rezistență mare la tensiune de intrare mare și rezistență scăzută la tensiune de intrare mică.
Apelarea este puls (disc) și electronic (buton). În prima variantă, roata mecanică, rotindu-se, închide contactele și trimite semnale către centrala telefonică automată. Numărul acestora corespunde unui anumit număr al numărului abonatului. Cele electronice funcționează prin circuite integrate care generează artificial impulsuri folosind relee cu stare solidă și le trimit la receptorul stației. PBX-urile moderne păstrează încă această metodă de a apela un abonat, dar mai des folosesc apelarea prin ton. Dispozitivele moderne acceptă și telefonia IP. Principiul de funcționare al apelării cu tonuri este de a genera semnale pe termen scurt de frecvențe prestabilite, fiecare valoare corespunde unui anumit număr al numărului. Dispozitivul pentru conectarea unui telefon prin protocolul IP presupune utilizarea serverului unui furnizor prin intermediul unui canal dedicat de Internet de pe care se efectuează un apel. Dispozitivele mobile trimit semnale radio cu o anumită frecvență către sistemul de comunicații al turnurilor celulare.
Principiul de funcționare a dispozitivelor în rețelele cu fir
Pentru a înțelege pe deplin telefonul mobil, trebuie să știți cum funcționează sistemul PBX analogic. Deși telefoanele mobile sunt structuri digitale complexe cu circuite integrate, ele funcționează pe principiul de bază al telefoanelor fixe convenționale.
Fiecare furnizor de servicii atribuie clienților săi numere unice de identificare prin care îi deosebește unul de altul. În acest caz, acesta se numește numărul abonatului sau al punctului de conectare la care se potrivesc firele. Când PBX-ul trimite un semnal, telefonul este în starea oprit, adică receptorul este pe aparat și comutatorul de cârlig este în poziția deschis. Când se primește un apel de la linie, curentul trece prin înfășurarea primară, determinând ca camera să vibreze și să bată cupele. În sistemele electronice, acest lucru se întâmplă diferit, semnalul este transmis către un difuzor extern, iar la ieșire auzim o melodie sau cântecul păsărilor, de exemplu. După ce abonatul ridică telefonul, modulul de apel și circuitul de apelare se închid, iar recepția se deschide folosind releul.
Apelul către alt utilizator are loc în ordine inversă. O persoană ridică telefonul, care închide un circuit și deconectează altul. Apelul se efectuează în modulul de apelare prin trimiterea de impulsuri sau semnale către dispozitivele de comutare ale stației. Ea, la rândul său, recunoaște numerele, combinându-le într-un singur număr, către care redirecționeazăpunctul dorit.
Transmisia vocală în sistemele analogice are loc datorită vibrației membranei microfonului. În cărbune, acesta creează o etanșare, care provoacă o perturbare a câmpului magnetic al bobinei. Această oscilație generează un impuls care trimite către alt receptor.
Design schematic al telefoanelor mobile
Dispozitivul telefonului mobil ar trebui scos în evidență într-o categorie separată, deoarece în execuție seamănă cu un sistem DECT, dar cu o serie de diferențe. De asemenea, transmite un semnal radio către receptor, dar mai întâi este criptat. Folosește propriile frecvențe și canale pentru lucru. Dar prezentarea unui gadget mobil ca telefon nu este în întregime corectă. A fost mult timp un dispozitiv multifuncțional.
Dacă vorbim despre performanță externă, atunci trebuie reținut următoarele:
- Factor de formă. Poate fi un corp pliabil sau glisant.
- Cameră.
- Microfon.
- Difuzor.
- Ecran.
- Tastatură.
- conector USB.
- Baterie.
- Încărcătoare pentru telefoane mobile.
- Card SIM.
Multe gadget-uri sunt completate cu diverse accesorii, ceea ce le extinde domeniul de aplicare. Diagrama schematică a dispozitivului intern este prezentată în figura de mai jos.
În ciuda acestui fapt, dispozitivul funcționează exclusiv cu semnale radio analogice, toate procesele din acesta sunt complet digitizate. Cipul său include blocuri analogice și digitale.
Modul analog
Include un mijloc de primire și transmitere a semnalelor. De obiceisituat separat de nodul digital. După performanțele sale, seamănă cu un radiotelefon, dar funcționează conform standardului GSM. Receptorul și transmițătorul nu funcționează sincron, semnalul este trimis cu o întârziere de 1/8. Acest lucru vă permite să economisiți energia bateriei și să integrați amplificatorul cu un mixer. Deoarece dispozitivul nu funcționează niciodată pentru a primi și a transmite în același timp, este un fel de comutator care comută antena dintr-un mod în altul.
La recepție, după trecerea prin filtrul de canal, semnalul este amplificat de LNA și trimis la mixer. Apoi este demodulat și trimis la un convertor analog-digital, care îl convertește în semnalul digital necesar pentru alimentarea procesorului.
La transmisie, un generator logic modulează datele digitale într-un semnal. Mai departe, prin mixer, intră în sintetizatorul de frecvență, după care trece la filtrul de canal și la cel amplificat. Doar un semnal suficient de puternic este transmis la antenă, de unde merge în spațiu.
Modul digital
Elementul principal și creierul întregului sistem este procesorul central, care procesează toate informațiile primite. Chipsetul microcircuitului este folosit similar cu unul de computer, dar din punct de vedere al performanței și puterii nu poate concura cu acesta. Pe lângă procesor, această unitate include:
- Un convertor analog-digital care convertește semnalele microfonului analogic în date digitale.
- Coder și decodor pentru vorbire și canal.
- Convertor digital-analogic.
- Decodor șicodificator.
- Detector de activitate a vorbirii. Permite nodurilor să funcționeze numai atunci când vorbirea apelantului este prezentă.
- Fonduri terminale. Formează o interfață de comunicare cu dispozitive externe, cum ar fi un PC sau un încărcător de telefon.
- Module fără fir.
- Tastatură.
- Afișare.
- Difuzor.
- Microfon.
- Modul cameră.
- Spațiu de stocare amovibil.
- Card SIM.
Unele companii folosesc două microfoane. Unul este necesar pentru a suprima zgomotul extern. De asemenea, uneori sunt folosite două difuzoare: una pentru conversații telefonice, ceal altă pentru redarea muzicii.
Principiul de funcționare a dispozitivelor mobile într-o rețea celulară
Telefoanele mobile operează în rețeaua GSM pe patru frecvențe:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Standardul de sistem include trei componente principale:
- Subsistemul stației de bază (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Centrul de servicii și management (OMC).
Dispozitivul interacționează cu stațiile de bază (turnuri). După ce îl pornește, începe să scaneze rețelele standardului său, pe care le recunoaște după identificatorul de difuzare. Dacă este disponibil, telefonul selectează postul a cărui putere de semnal este mai mare. Urmează autentificarea. Identificatorii sunt numere unice ale cartelei SIM IMSI și Ki. Apoi, centrul de autentificare (AuC) trimite un număr aleatoriu dispozitivului, care este cheia pentru un algoritm speci altehnica de calcul. În același timp, sistemul efectuează singur un astfel de calcul. Dacă rezultatele bazei și ale dispozitivului se potrivesc, atunci telefonul este înregistrat în rețea.
Identificatorul unic al dispozitivului este IMEI, care este stocat în memoria nevolatilă. Acest număr este stabilit de producător și este pașaportul acestuia. Primele opt cifre ale IMEI includ descrierea dispozitivului, restul sunt numărul de serie cu o cifră de verificare.
După înregistrarea cu succes, telefonul este gata să schimbe semnale cu stațiile de bază. După cum am menționat mai devreme, aranjarea telefoanelor operatorilor celulari este similară cu sistemul dispozitivelor DECT, dar cu propriile diferențe. Înainte de a fi transmis, semnalul mobil este criptat și împărțit în segmente de 20 ms. Codificarea se realizează conform algoritmului standard EFR folosind o cheie publică. Și antena este activată de un detector de activitate a vorbirii (VAD), adică atunci când o persoană începe să vorbească. Discontinuitatea vorbirii este gestionată de codec folosind algoritmul DTX. În partea de recepție, semnalul este procesat în același mod, dar în ordine inversă.
Încărcătoare
Încărcătoarele pentru telefoane mobile sunt o componentă importantă, deoarece mențin dispozitivul în funcțiune. Scopul lor direct este de a reduce tensiunea și curentul rețelei la valorile necesare și de a le furniza bateriei. Practic, tensiunea de ieșire este de 5V, curentul depinde de modelul și capacitatea bateriei. Timpul de încărcare a bateriei depinde și de puterea acesteia.
Partajarea încărcătoarelor:
- Activattransformator.
- Puls.
Primii nu se tem de căderile de tensiune și au întotdeauna o marjă mare de curent. Conceptul lor este foarte simplu. Bobina descendente este alimentată cu tensiune de rețea, ceea ce o reduce la valorile dorite. Curentul de la a doua înfășurare trece la puntea de diode, unde este instalat condensatorul. Acționează ca un filtru împotriva supratensiunii și preia excesul. Apoi, rezistorul scade curentul și îl transferă bateriei.
Circuitul memoriei impulsurilor este mai complex și este realizat folosind diode și tranzistori.
Suport sisteme de transmisie de date fără fir
În prezent, există trei moduri de a transfera date:
- Infraroșu.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Primul s-a dovedit a fi ineficient, deci nu este folosit. Ultimele două sunt implementate pe aproape toate dispozitivele. Bluetooth are o rază scurtă de acțiune și este folosit în principal în scopul organizării unei interfețe de comunicare cu dispozitive portabile pentru telefon.
Wi-Fi este considerat un format mai avansat și este folosit pentru a accesa Internetul. Trebuie remarcat faptul că există software-uri speciale care vă permit să efectuați apeluri prin Internet fără a utiliza o conexiune celulară. De asemenea, folosind această tehnologie, puteți organiza o rețea locală la care mai multe dispozitive se pot conecta simultan și se pot schimba date.
Accesorii opționale
Companiile producătoare încearcă în toate modurile posibile să atragă clienții către produsele lor,de aceea extinde constant gama nomenclaturii oferite. Aceasta include:
- cazuri.
- Protecție pe sticlă.
- Dispozitive portabile pentru telefon, cum ar fi căști.
- Unități amovibile.
- Multimedia.
- Unelte inteligente.
- Dispozitive USB pentru telefonul dvs., cum ar fi cabluri, adaptoare sau încărcătoare.
Astfel de utilități extind foarte mult capacitățile gadgeturilor și fac viața mai ușoară proprietarilor lor.
Caracteristicile comparative ale modelelor moderne de telefoane
Pentru a înțelege ce sunt telefoanele moderne, trebuie să le vedeți clar parametrii. Dar să luăm în considerare o singură marcă este nedrept. O revizuire a unui eșantion nu va oferi o imagine completă, prin urmare, pentru comparație și analiză, au fost luate trei smartphone-uri emblematice ale mărcilor Samsung (dispozitivul telefoanelor acestui brand nu este prea diferit de alții), Apple și Xiaomi. După categoria de preț, s-au aliniat în următoarea ordine:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Judecând după preț, iPhone-ul folosește tehnologii avansate care au cei mai înalți parametri. Cu toate acestea, Samsung este pe piață din 1938 și a acumulat multă experiență. În general, scopul comparației nu este de a identifica câștigătorul și de a răspunde la întrebarea care este mai bine - dispozitivul de telefoane pe „Android” sau pe platforma iOS. Provocarea este de a arăta cât de sus a ajuns tehnologia.
| Nume parametri | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensiuni, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Greutate, g | 208 | 201 | 189 |
| Asistență de rețea | Telefoanele Samsung, Apple și Xiaomi acceptă rețele 2G, 3G, 4G | ||
| carduri SIM | 1 fără dimensiuni | 2 la scară nanometrică | |
| Dimensiunea ecranului în diagonală, inci | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Rezoluția ecranului | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| Densitate DPI | 458 | 516 | 403 |
| Tehnologia de producție | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Numărul de culori de pe ecran | 16 milioane | 17 milioane | 16,7 milioane |
| Sistem | iOS | Android | |
| Producător CPU | Apple | Samsung | Qualcomm |
| Model CPU | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Numărul de nuclee | 6 | Există 8 dintre ele în dispozitivul telefoanelor Xiaomi și Samsung în configurația generală, câte 4 pentru fiecare | |
| Frecvență, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Tehnologie, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Memorie internă, GB | 256 | 128 | |
| Senzori încorporați |
|
|
|
| Rezoluția camerei din spate, MP |
Principal: 12 MP Auxiliar: 12 MP |
||
| Sensibilitatea diafragmei |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1,8 |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1,5 |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1,8 |
| Rezoluția camerei frontale, MP | 7 | 8 | 5 |
| Sensibilitatea diafragmei | ƒ/2.2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Acceptă tehnologia wireless | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Poziționare prin satelit | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Capacitatea bateriei, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Sisteme de protecție |
|
Telefonul Samsung are doar un scaner facial | Xiaomi are un scaner de amprente |
După cum puteți vedea din tabel, specificațiile și dispozitivele telefoanelor Samsung, Xiaomi și Apple sunt aproape aceleași. Aceasta vorbește doar despre concurență sănătoasă și despre dorința de a vă îmbunătăți produsul pentru utilizatori. Toți producătorii introduc cele mai noi tehnologii care nu stau pe loc și se dezvoltă rapid.
Concluzie
Nu a trecut mult timp de la apariția primului telefon. În această perioadă, au evoluat de la un simplu set de piese la dispozitive inteligente. Acestea combină multe funcții care au fost atribuite anterior altor dispozitive. Și această dezvoltare va continua.
