Telefonen har endret seg mye siden den ble oppfunnet. I dag er det ikke engang enheten som bare overfører stemmen til en person til en annen over lange avstander. I den moderne verden er dette et komplekst teknisk verktøy med kunstig intelligens som ikke bare kan ringe og sende meldinger, men også kan spille av video og lyd, få tilgang til Internett, behandle store mengder informasjon og samtidig utføre mange operasjoner og oppgaver. Hva vet vi om hvordan telefonen fungerer og hvordan den fungerer? Innenfor rammen av denne artikkelen vil vi prøve å forstå dette problemet.
Fødselen og utviklingen av telefonen
Grunneren av det første apparatet for å overføre informasjon over en avstand regnes for å være Samuel Morse, som oppfant telegrafen og morsekoden.
Det er vanskelig å kalle denne enheten en fullverdig telefon, siden informasjon ble overført ved bruk av kontaktavslutning og spesieltMorsekode, som det ofte kalles for kort, utviklet for det.
Noen historikere tilskriver oppfinnelsen av den første telefonen Antonio Meucci, som han k alte telefotofonen. Han utviklet tegningene, men registrerte av en eller annen ukjent grunn ikke skapelsen. Derfor tilhører patentet Alexander Bell. Enheten hans var uten samtale og hadde utad ikke noe med moderne enheter å gjøre.
Telefonenheten var klumpete og upraktisk for forhandlinger, og veide omtrent åtte kilo. Dette forhindret imidlertid ikke populariseringen og den brede distribusjonen i alle land. Ved begynnelsen av det tjuende århundre var det allerede mer enn ti tusen stasjoner i verden. Hver gang ble det gjort endringer og forbedringer i designet, så en egen mikrofon og høyttaler dukket opp i designet.
Den globale konstruksjonen av automatiske telefonsentraler har ført til modernisering av enheter. De fikk et håndsett og en disk for å ringe abonnentens nummer. Skiven inneholdt tall og bokstaver, bortsett fra bokstaven "З", da den ligner en treer. På fasttelefoner med trykknapp er denne nummereringen bevart til i dag. Dette gjøres ikke i det hele tatt for å sende meldinger, det er lettere å huske nummeret. De første enhetene i Sovjet-Russland tilhørte to selskaper: Ericsson og Siemens. Dette var telefoner uten lader, som fungerte etter prinsippet om å sende og motta enkle elektriske impulser.
Trådløse telefoner dukket opp i vårt land på 70-tallet av det tjuendeårhundre. De sendte et radiosignal til basen, som igjen kommuniserte med en annen abonnent langs linjen gjennom brytere. Handelsnavnet deres er "Altai", de var en prototype av mobilkommunikasjon. En slik installasjon veide syv kilo. Den var ikke egnet til å bære, så den var utstyrt med kjøretøyer for operasjonelle tjenester. Opphørte å eksistere først i 2011.
I Russland dukket den første mobilkommunikasjonen opp i 1991, og den fungerte i henhold til NMT-standarden. De første leverandørene av mobiltelefoner var Nokia og Motorola. Prisene for enhetene var kosmiske, og bare svært rike mennesker hadde råd til dem. GSM-standarden dukket opp i 1993, og etter å ha beseiret konkurrentene slo den rot i mange land. Den lar deg implementere mye funksjonalitet, inkludert å sende korte meldinger. I utgangspunktet skulle de sendes som tjenestevarsler, men brukerne likte alternativet så godt at det ble en egen tjeneste for mobiloperatører.
Med ankomsten av epoken med bærbare enheter, ble enheten til mobiltelefoner mer og mer kompleks, størrelsen og vekten - mindre, og mulighetene - flere. Fra giganter på tre kilo har de blitt miniatyrkommunikasjonsutstyr som lett kan passe selv i hånden til et barn. Over tid ble det ekte trykknapptastaturet erstattet av et virtuelt på berøringsskjermen. Kameraer, fingeravtrykkskannere og mange andre enheter dukket opp på panelet.
Slik fungerer analoge telefoner
Telefonenhet med roterende og berøringsbryter som ligner på tilgjengelighetkomposittblokker, men skiller seg i operasjonsprinsippet. Enhetene inkluderer følgende moduler:
- Håndsett med mikrofon og høyttaler.
- Telefon.
- Ringer.
- Oppringingsenhet.
- Transformer.
- spakbryter.
- Separerende kondensator.
- RF-modul (bærbare stasjoner).
Spaken er ansvarlig for å koble enheten til abonnentlinjen. I den trådløse telefonenheten er tilkoblingen betinget av at håndsettet er slått på.
Mikrofon konverterer lydbølger til elektriske signaler. Enheter er delt inn i elektrodynamisk, kondensator, kull, elektromagnetisk og piezoelektrisk. De er også delt inn i aktive og passive. Aktive danner en elektromagnetisk impuls fra lyd, passive endrer parametrene til andre noder, hovedsakelig kapasitans og motstand. Sistnevnte krever en ekstra strømforsyning.
Telefonen oversetter elektriske impulser til lyd. Den elektriske strømmen som strømmer gjennom spolene danner et vekslende magnetfelt, som får høyttalermembranen til å vibrere. Elektrodynamiske og elektromagnetiske enheter bruker et differensielt magnetisk system, piezoelektriske enheter deformerer elementene i membranen til lydfrekvenskilder knyttet til det.
Anropsenheten kan være induksjon og elektronisk. Nødvendig for å varsle abonnenten om et innkommende anrop. Den første, ved hjelp av strømmen som flyter i spolene, får angriperen til å vibrere og treffer de ringende koppene. Den elektroniske enheten behandlerinformasjon om det innkommende signalet og omdirigerer det til en felles høyttaler i form av pulser med en gitt frekvens, som kalles en ringetone.
RF-modulen finnes kun i den trådløse telefonenheten. Den er designet for å utveksle informasjon mellom telefonen og mottakeren via radiosignaler.
Transformatoren kobler de enkelte talende nodene til hverandre. Eliminerer også effekten av lok alt ekko i håndsettet og er ansvarlig for matching med linjeimpedansen.
En avkoblingskondensator er nødvendig for å koble telefonen til linjen i modus for å motta et innkommende signal og vente på et utgående. Støtter høy motstand mot stor inngangsspenning og lav motstand mot liten inngangsspenning.
Oppringeren er puls (disk) og elektronisk (knapp). I den første varianten lukker det mekaniske hjulet, roterende, kontaktene og sender signaler til den automatiske telefonsentralen. Antallet deres tilsvarer et spesifikt nummer av abonnentens nummer. Elektroniske fungerer gjennom integrerte kretser som kunstig genererer pulser ved hjelp av solid-state reléer og sender dem til stasjonens mottaker. Moderne PBX-er beholder fortsatt denne metoden for å ringe en abonnent, men bruker oftere toneoppringing. Moderne enheter støtter også IP-telefoni. Prinsippet for operasjon av toneoppringing er å generere kortsiktige signaler med forhåndsinnstilte frekvenser, hvor hver verdi tilsvarer et visst antall av tallet. Enheten for å koble til en telefon via IP-protokoll innebærer bruk av en leverandørs server via en dedikert Internett-kanal som det ringes fra. Mobile enheter sender radiosignaler med en gitt frekvens til kommunikasjonssystemet til mobilmaster.
Prinsippet for drift av enheter i kablede nettverk
For å forstå mobiltelefonen fullt ut, må du vite hvordan det analoge PBX-systemet fungerer. Selv om mobiltelefoner er komplekse digitale strukturer med integrerte kretser, opererer de etter det grunnleggende prinsippet til konvensjonelle fasttelefoner.
Hver tjenesteleverandør tildeler unike identifikasjonsnumre til sine kunder som skiller dem fra hverandre. I dette tilfellet kalles dette nummeret til abonnenten eller koblingspunktet som ledningene passer til. Når hussentralen sender et signal, er telefonen i av-tilstand, det vil si at håndsettet er på maskinen og røret er i åpen stilling. Når et anrop mottas fra linjen, går strømmen gjennom primærviklingen, noe som får kammen til å vibrere og slå koppene. I elektroniske systemer skjer dette annerledes, signalet føres til en ekstern høyttaler, og på utgangen hører vi for eksempel en melodi eller fuglesang. Etter at abonnenten tar telefonen, lukkes anropsmodulen og ringekretsen, og mottaket åpnes ved hjelp av reléet.
Ring til en annen bruker skjer i omvendt rekkefølge. En person tar opp telefonen, som lukker en krets og kobler fra en annen. Anropet foretas i oppringingsmodulen ved å sende pulser eller signaler til koblingsenhetene til stasjonen. Hun på sin side gjenkjenner tallene, kombinerer dem til et enkelt tall, omdirigerer tilønsket punkt.
Stemmeoverføring i analoge systemer oppstår på grunn av vibrasjonen i mikrofonmembranen. I kull skaper det en forsegling, som forårsaker en forstyrrelse av magnetfeltet til spolen. Denne oscillasjonen genererer en puls som sender til en annen mottaker.
Skjematisk utforming av mobiltelefoner
Mobilenheten bør skilles ut i en egen kategori, siden den i utførelse minner om et DECT-system, men med en rekke forskjeller. Den sender også et radiosignal til mottakeren, men først krypteres den. Bruker egne frekvenser og kanaler til arbeid. Men å presentere en mobil dings som en telefon er ikke helt riktig. Det har lenge vært en multifunksjonell enhet.
Hvis vi snakker om ekstern ytelse, bør følgende merkes:
- Formfaktor. Det kan være en sammenleggbar eller glidende kropp.
- Kamera.
- Mikrofon.
- Høyttaler.
- Skjerm.
- Keyboard.
- USB-kontakt.
- Batteri.
- ladere for mobiltelefoner.
- Sim-kort.
Mange dingser er supplert med diverse tilbehør, noe som utvider omfanget. Skjematisk diagram av den interne enheten er vist i figuren nedenfor.
Til tross for dette fungerer enheten utelukkende med analoge radiosignaler, alle prosesser i den er fulldigitalisert. Brikken inkluderer analoge og digitale blokker.
Analog modul
Den inkluderer en måte å motta og sende signaler på. Vanligvisplassert separat fra den digitale noden. I henhold til ytelsen ligner den en radiotelefon, men fungerer i henhold til GSM-standarden. Mottaker og sender fungerer ikke synkront, signalet sendes med 1/8 forsinkelse. Dette lar deg spare batteristrøm og integrere forsterkeren med en mikser. Siden enheten aldri fungerer for mottak og sending samtidig, er det en slags bryter som bytter antennen fra en modus til en annen.
Ved mottak, etter å ha passert gjennom kanalfilteret, blir signalet forsterket av LNA og sendt til mikseren. Den demoduleres deretter og sendes til en analog-til-digital-omformer, som konverterer den til det digitale signalet som trengs for å drive prosessoren.
Ved overføring modulerer en logikkgenerator digitale data til et signal. Videre, gjennom mikseren, kommer den inn i frekvenssynthesizeren, hvoretter den går til kanalfilteret og forsterker en. Bare et signal med tilstrekkelig styrke mates til antennen, hvorfra den går ut i verdensrommet.
Digital modul
Hovedelementet og hjernen i hele systemet er den sentrale prosessoren, som behandler all innkommende informasjon. Brikkesettet til mikrokretsen brukes på samme måte som en datamaskin, men når det gjelder ytelse og kraft, kan det ikke konkurrere med det. I tillegg til CPU inkluderer denne enheten:
- En analog til digital omformer som konverterer analoge mikrofonsignaler til digitale data.
- Tale- og kanalkoder og dekoder.
- Digital-til-analog-konverter.
- Dekoder ogkoder.
- Taleaktivitetsdetektor. Gjør det mulig for noder å fungere bare når innringerens tale er tilstede.
- Terminalmidler. Danner et kommunikasjonsgrensesnitt med eksterne enheter som en PC- eller telefonlader.
- Trådløse moduler.
- Keyboard.
- Display.
- Høyttaler.
- Mikrofon.
- Kameramodul.
- Flyttbar lagring.
- Sim-kort.
Noen selskaper bruker to mikrofoner. En er nødvendig for å undertrykke ekstern støy. Noen ganger brukes også to høyttalere: en for telefonsamtaler, den andre for å spille musikk.
Prinsippet for drift av mobile enheter i et mobilnettverk
Mobiltelefoner opererer på GSM-nettverket på fire frekvenser:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Systemstandarden inkluderer tre hovedkomponenter:
- Base Station Subsystem (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Service and Management Center (OMC).
Enheten samhandler med basestasjoner (tårn). Etter å ha slått den på, begynner den å skanne nettverk av standarden, som den gjenkjenner av kringkastingsidentifikatoren. Hvis tilgjengelig, velger telefonen stasjonen hvis signalstyrke er høyere. Deretter kommer autentiseringen. Identifikatorer er unike SIM-kortnumre IMSI og Ki. Deretter sender autentiseringssenteret (AuC) et tilfeldig nummer til enheten, som er nøkkelen til en spesiell algoritmedatabehandling. Samtidig utfører systemet en slik beregning på egen hånd. Hvis resultatene fra basen og enheten samsvarer, er telefonen registrert på nettverket.
Den unike identifikatoren for enheten er dens IMEI, som er lagret i ikke-flyktig minne. Dette nummeret er satt av produsenten og er passet hans. De første åtte sifrene i IMEI inkluderer beskrivelsen av enheten, resten er serienummeret med et kontrollsiffer.
Etter vellykket registrering er telefonen klar til å utveksle signaler med basestasjoner. Som nevnt tidligere, er arrangementet av telefoner til mobiloperatører lik systemet med DECT-enheter, men med sine egne forskjeller. Før det går på lufta, krypteres mobilsignalet og deles inn i segmenter på 20 ms. Koding utføres i henhold til EFR-standardalgoritmen ved bruk av en offentlig nøkkel. Og antennen aktiveres av en taleaktivitetsdetektor (VAD), det vil si når en person begynner å snakke. Talediskontinuitet håndteres av kodeken ved hjelp av DTX-algoritmen. På mottakersiden behandles signalet på samme måte, men i omvendt rekkefølge.
ladere
ladere for mobiltelefoner er en viktig komponent, siden de holder enheten i gang. Deres direkte formål er å redusere spenningen og strømmen til strømnettet til de nødvendige verdiene og levere det til batteriet. I utgangspunktet er utgangsspenningen 5V, strømmen avhenger av modellen og kapasiteten til batteriet. Batteriladetiden avhenger også av styrken.
Ladere deler:
- Påtransformator.
- Pulse.
De første er ikke redde for spenningsfall og har alltid stor strømmargin. Konseptet deres er veldig enkelt. Nedtrappingsspolen forsynes med nettspenning, som reduserer den til ønskede verdier. Strømmen fra den andre viklingen går til diodebroen, hvor kondensatoren er installert. Den fungerer som et filter mot strømstøt og tar over overskuddet. Deretter senker motstanden strømmen og overfører den til batteriet.
Pulsminnekretsen er mer kompleks og er laget ved hjelp av dioder og transistorer.
Støtt trådløse dataoverføringssystemer
For øyeblikket er det tre måter å overføre data på:
- Infrarød.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Den første viste seg å være ineffektiv, så den brukes ikke. De to siste er implementert på nesten alle enheter. Bluetooth har kort rekkevidde og brukes hovedsakelig for å organisere et kommunikasjonsgrensesnitt med bærbare enheter for telefonen.
Wi-Fi regnes som et mer avansert format og brukes til å få tilgang til Internett. Det skal bemerkes at det er spesiell programvare som lar deg ringe over Internett uten å bruke en mobilforbindelse. Ved å bruke denne teknologien kan du også organisere et lok alt nettverk som flere enheter kan koble til samtidig og utveksle data.
Valgfritt tilbehør
Produksjonsbedrifter prøver på alle mulige måter å tiltrekke kunder til produktene deres,utvide derfor stadig rekkevidden til den tilbudte nomenklaturen. Dette inkluderer:
- Cases.
- Glassbeskyttelse.
- Bærbare enheter for telefonen, for eksempel et hodesett.
- Flyttbare stasjoner.
- Multimedia.
- Smarte verktøy.
- USB-enheter for telefonen din, for eksempel kabler, adaptere eller ladere.
Slike verktøy utvider funksjonene til gadgets kraftig og gjør livet enklere for eierne deres.
Komparative egenskaper for moderne telefonmodeller
For å forstå hva moderne telefoner er, må du se parametrene deres tydelig. Men å vurdere ett merke er urettferdig. En gjennomgang av en prøve vil ikke gi et fullstendig bilde, derfor, for sammenligning og analyse, ble tre flaggskipsmarttelefoner fra Samsung-merker tatt (enheten til telefoner av dette merket er ikke så forskjellig fra andre), Apple og Xiaomi. Etter priskategori stilte de seg opp i følgende rekkefølge:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Etter prisen å dømme bruker iPhone avanserte teknologier som har de høyeste parameterne. Samsung har imidlertid vært på markedet siden 1938 og har samlet mye erfaring. Generelt er formålet med sammenligningen ikke å identifisere vinneren og svare på spørsmålet om hvilken som er bedre - enheten til telefoner på "Android" eller på iOS-plattformen. Utfordringen er å vise hvor høyt teknologien har kommet.
| Parameternavn | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensjoner, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Vekt, g | 208 | 201 | 189 |
| Nettverksstøtte | Samsung, Apple og Xiaomi-telefoner støtter 2G, 3G, 4G-nettverk | ||
| Sim-kort | 1 ikke-størrelse | 2 nanoskala | |
| Diagonal skjermstørrelse, tommer | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Skjermoppløsning | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI-densitet | 458 | 516 | 403 |
| Produksjonsteknologi | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Antall farger på skjermen | 16 million | 17 million | 16,7 millioner |
| System | iOS | Android | |
| CPU-produsent | Apple | Samsung | Qualcomm |
| CPU-modell | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Antall kjerner | 6 | Det er 8 av dem i enheten til Xiaomi- og Samsung-telefoner i den generelle konfigurasjonen, 4 for hver | |
| Frekvens, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Teknologi, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Internt minne, GB | 256 | 128 | |
| Innebygde sensorer |
|
|
|
| Bakkameraoppløsning, MP |
Main: 12 MP Auxiliary: 12 MP |
||
| blenderåpning |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1,5 |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
| Frontkameraoppløsning, MP | 7 | 8 | 5 |
| blenderåpning | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Støtter trådløs teknologi | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| satellittposisjonering | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Batterikapasitet, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Beskyttelsessystemer |
|
Samsung-telefonen har bare en ansiktsskanner | Xiaomi har en fingeravtrykkskanner |
Som du kan se fra tabellen, er spesifikasjonene og enhetene til Samsung-, Xiaomi- og Apple-telefoner nesten de samme. Dette snakker bare om sunn konkurranse og ønsket om å gjøre produktet ditt bedre for brukerne. Alle produsenter introduserer den nyeste teknologien som ikke står stille og som utvikler seg raskt.
Konklusjon
Det har ikke gått lang tid siden den første telefonen dukket opp. I løpet av denne perioden har de utviklet seg fra et enkelt sett med deler til smarte enheter. De kombinerer mange funksjoner som tidligere ble tildelt andre enheter. Og denne utviklingen vil fortsette.
