Принципът на работа и устройството на телефона

Устройството на телефона се е променило значително от своето изобретение. Днес това не е дори устройството, което просто предава гласа на един човек на друг на дълги разстояния. В съвременния свят това е сложно техническо устройство с изкуствен интелект, което не само може да извиква и предава съобщения, но и да възпроизвежда видео и аудио, да се свързва онлайн, да обработва големи обеми информация и едновременно да изпълнява много операции и задачи. Какво знаем за това как е подреден телефонът и как работи? В тази статия ще се опитаме да разберем този въпрос.

Произходът и еволюцията на телефона

Основателят на първия апарат за предаване на информация на разстояние се счита за Самуел Морс, който е изобретил телеграфа и Морзевия код.
За да се нарече това устройство пълноценен телефон, е трудно, тъй като информацията се предава чрез затваряне на контактите и специално предназначена за нея код "морс", както често се нарича съкратено.


Някои историци приписват изобретението на първия телефон на Антонио Меуччи, който той нарича електрофон. Той разработва рисунки, но по неизвестна причина не регистрира създаването си. Следователно патентът принадлежи на Александър Бел. Неговата адаптация беше без повикване и очевидно нямаше нищо общо с модерните устройства.
Устройството на телефона беше тромаво и неудобно за преговори, теглото - около осем килограма. Това обаче не възпрепятства популяризирането и разпространението му във всички страни. В началото на двадесетияВ света вече имаше повече от десет хиляди станции. Всеки път, в своя дизайн, правеше промени и усъвършенствания, тъй като в неговия дизайн имаше отделен микрофон и говорител.


Глобалното изграждане на АТС доведе до модернизиране на апарата. Те имаха тръба и набиране за набиране. Циферблатът съдържаше цифри и букви, с изключение на буквата "С", тъй като прилича на трите. На номерирани стационарни телефони такъв номер е запазен и до днес. Това изобщо не се прави за изпращане на съобщения, така че е по-лесно да запомните номера. Първите машини в Съветския съюз принадлежаха на две компании: Ericsson и Siemens. Това бяха телефони без зарядно устройство, работещи на принципа на предаване и получаване на прости електрически импулси.
Безжичните телефони се появиха у нас през 70-те години на ХХ век. Предаваха радиосигнала на базата, която от своя страна се свързваше чрез комутаторите през линията с друг абонат. Тяхното търговско име е Алтай, те бяха прототип на мобилната комуникация. Тежеше такъв набор от седем килограма. Той не е бил подходящ за носене, така че е бил оборудван с автомобили за експлоатационни услуги. Престава да съществува едва през 2011 г. В Русия първата клетъчна връзка се появява през 1991 г. и работи по стандарта NMT. Първите доставчици на мобилни телефони бяха "Nokia" и "Motorola". Цените на устройствата бяха космически и само много богати хора можеха да си ги позволят. Стандартът GSM се появи през 1993 г. и след като спечели конкурентите си, се установи в много страни.Тя ви позволява да реализирате голяма функционалност, включително предаването на кратки съобщения. Първоначално те трябваше да се изпращат като служебни съобщения, но така се харесаха потребителите, които се превърнаха в отделна услуга на клетъчните оператори.
С влизането в ерата на мобилните устройства устройството на мобилните телефони става все по-трудно, размерът и теглото са по-малко, а възможностите - повече. От три-килограмовите гиганти те са станали миниатюрни комуникационни устройства, които са лесни за поставяне дори в ръката на бебето. С времето клавиатурата на истинския бутон заменя виртуалния сензорен екран. Панелът включва камери, скенери за пръстови отпечатъци и много други приспособления.

Как се изграждат аналоговите телефонни апарати

Устройството на телефона с диск и комплект бутони е сходно при наличието на съставни елементи, но се различава от принципа на работа. Устройствата включват следните модули:
  • Тръба с микрофон и високоговорител.
  • Телефон.
  • Предизвикателство.
  • Набиране на номера на възел.
  • Трансформатор.
  • Превключвател на лоста.
  • Разделя кондензатора.
  • Радиочестотен модул (преносима станция).
  • Превключвателят на лоста е отговорен за свързването на устройството към абонатната линия. Безжичното устройство на телефона се дължи на захранването на слушалката на устройството. Микрофонът превръща звуковите вълни в електрически сигнали. Инструментите са разделени на електродинамични, кондензатори, въглища, електромагнитни и пиезоелектрически. Те също са разделени на активни и пасивни.Активна форма на звука от електромагнитния импулс, пасивна промяна на параметрите на други възли, главно капацитет и съпротивление. За последното е необходимо допълнително захранване.
    Телефонът превежда електрически импулси в звук. Пропускайки през намотките, електрическият ток образува променливо магнитно поле, което принуждава вибриращата динамика на мембраната. Електродинамичните и електромагнитните устройства използват диференциална магнитна система, пиезоелектрични деформационни елементи на мембраната на свързаните с нея източници на звукови честоти. Възел може да бъде индуктивен и електронен. Изисква се, за да се уведоми повикващия за входящо повикване. Първият с помощта на изтичащ ток в бобините прави вибрацията на бойкота и удари повикващите. Електронната единица обработва информация за входния сигнал и я препраща към общия говорител под формата на импулси с дадена честота, която се нарича мелодия. Радиочестотният модул присъства само в устройството на безжичните телефони. Той е предназначен за обмен на информация между телефона и приемника, използвайки радиосигнали. Трансформаторът свързва отделните разговорни възли един с друг. Той също така елиминира ефекта на локалното ехо в тръбата и е отговорен за координиране със съпротивлението на линията. Разделеният кондензатор е необходим за свързване на телефона с линията във входния режим и изчакване на изхода. Поддържа висока устойчивост на голямо входно напрежение и ниско - малко. Дайлерът е импулсен (диск) и електронен (бутон). В първия вариант механичното колело,се обръща, затваря контактите и изпраща сигнали до автоматичната телефонна централа. Техният брой съответства на определен брой абонатни номера. Електронна работа чрез интегрални схеми, които генерират изкуствени импулси с твърдотелни релета и ги изпращат до приемника на станцията. Съвременната телефонна централа все още запазва този начин на обаждане на абоната, но по-често използва тон за набиране. Съвременните телефони също поддържат IP телефония. Принципът на тоналния набор е да генерира краткосрочни сигнали на програмирани честоти, всяка стойност на които съответства на определен брой числа. Устройството за свързване на телефона чрез IP протокол включва използването на сървър на доставчик на специален интернет канал, от който се осъществява повикването. Мобилните устройства изпращат радиосигнали от дадена честота към комуникационната система на кулите на мобилните оператори.

    Принцип на работа на устройства в кабелни мрежи

    За да се разбере изцяло устройството на мобилен телефон, е необходимо да се знае как работи аналоговата телефонна система. Въпреки че клетъчните телефони са сложна цифрова структура с интегрални схеми, основната им работа се основава на обичайните стационарни устройства. Всеки доставчик на услуги предоставя на своите клиенти уникални идентификационни номера, които ги отличават един от друг. В този случай това се нарича абонатен номер или точката на свързване, към която се свързват проводниците. Когато ATS изпрати сигнал, телефонът е в изключено състояние, т.е. слушалката е на устройството иЛост превключвател - в отворено положение. Когато повикването идва от линията, токът преминава през първичната намотка, принуждавайки вибрациите на гърбицата и бие чашата. В електронните системи това се случва по различен начин, сигналът се подава към външен високоговорител, а на изхода чуваме мелодия или пеещи птици, например. След като абонатът е вдигнал слушалката, веригата на преговарящия модул и номера за набиране се заключват и приемникът се отключва с помощта на реле.
    Обаждането към друг потребител е в обратен ред. Човек сваля слушалката, отколкото затваря един кръг и изключва друг. В модула за набиране се осъществява повикване чрез изпращане на импулси или сигнали към битовите станции. Тя, от своя страна, разпознава числата, като ги комбинира в едно число, пренасочва към желаната точка. Гласовите предавания в аналоговите системи се дължат на вибрациите на микрофонната мембрана. При въглищата той създава уплътнение, което причинява магнитното поле на макарата. Това трептене генерира импулс, който го изпраща на друг приемник.

    Схематично изпълнение на мобилни телефони

    Устройството на клетъчен телефон трябва да бъде разпределено в отделна категория, тъй като при неговото изпълнение тя прилича на системата DECT, но с редица разлики. Той също така предава радиосигнала на приемника, но го кодира предварително. Използва своите честоти и канали за работа. Но представянето на мобилен телефон като телефон не е напълно правилно. Това е дългогодишно многофункционално устройство. Ако говорим за външно представяне, то трябва да се отбележиследното:
  • Форм-фактор. Тя може да бъде сгъваема или плъзгаща се кутия.
  • Камера.
  • Микрофон.
  • Говорител.
  • Екран.
  • Клавиатура.
  • USB съединител.
  • Акумулаторна батерия.
  • Зарядно устройство за мобилни телефони.
  • Seven-Card. Много приспособления са допълнени с различни аксесоари, разширявайки обхвата на тяхното приложение. Схемата на вътрешното устройство е показана на картинката по-долу.
    Въпреки това устройството работи изключително с аналогови радиосигнали, всички процеси в него са напълно цифровизирани. Чипът му съдържа аналогови и цифрови блокове.

    Аналогов модул

    Той включва средство за приемане и предаване на сигнали. Обикновено се намира отделно от цифровия възел. Според представянето си тя напомня на радиотелефон, но работи според стандарта GSM. Приемникът и предавателят не са синхронни, изпращането на сигнал се осъществява с 1/8 закъснение. Това ви позволява да пестите енергията на батерията и да интегрирате усилвател с миксер. Тъй като устройството никога не работи при приемане и предаване едновременно, това е превключвател, който свързва антената от един режим към друг. При приемане след преминаване на каналния филтър сигналът се усилва с помощта на LNA и се прехвърля в миксер. След това се демодулира и предава на аналогово-цифров преобразувател, който го преобразува в цифров сигнал, необходим за работа на процесора. При предаването логичният генератор модулира цифровите данни в сигнал. По-нататък през миксера той влиза в честотатасинтезатор, след което преминава към филтъра на канала и се усилва. От антената се подава само сигнал с достатъчна мощност, откъдето той отива в космоса.

    Цифров модул

    Основният елемент и мозък на цялата система е централен процесор, който обработва цялата входяща информация. Чипсет чипсет използва подобен компютър, но по отношение на производителността и мощността не може да се конкурира с него. В допълнение към процесора, това устройство включва:
  • аналогово-цифров преобразувател, който преобразува аналоговите сигнали на микрофона в цифрова форма на данни.
  • Енкодер и декодер на речта и каналите.
  • Преобразувател на цифров сигнал към аналогов.
  • Декодер и енкодер.
  • ​​
  • Детектор на езикова дейност. Предоставя възли само когато присъства езикът на абоната.
  • Терминални фондове. Създайте интерфейс с външни устройства, като например компютър или устройство за зареждане на телефона.
  • Модули за безжични мрежи.
  • Клавиатура.
  • Дисплей.
  • Говорител.
  • Микрофон.
  • Модул за камера.
  • Подвижно съхранение.
  • Седем карта.
  • Някои компании използват два микрофона. Едно е необходимо, за да потисне външния шум. Понякога се използват и два говорителя: един за телефонни разговори, другият за възпроизвеждане на музика.

    Принцип на работа на мобилната мрежа

    Мобилните телефони работят в GSM мрежа на четири честоти:
  • 850 MHz.
  • 900 MHz.
  • 1800 MHz.
  • 1900 MHz.
  • Стандартът на системата включва три основни компонента:
  • Подсистеми на базова станция (BSS).
  • Превключватели на подсистемата (NSS).
  • Център за обслужване и управление (ОМК).
  • Устройството взаимодейства с базови станции (кули). След включване тя започва да сканира стандартните си мрежи, което се разпознава от ID-излъчването. Ако има такъв, телефонът избира станцията, чието ниво на сигнала е по-високо. Следва удостоверяване. Идентификаторите са уникалните номера на IMSI и Ki SIM картите. След това Центърът за удостоверяване (AuC) изпраща на устройството случайно число, което е ключът към специален компютърен алгоритъм. В същото време системата извършва самостоятелно такова изчисление. Ако резултатите от базата и устройството съвпадат, тогава се извършва регистрацията на телефона в мрежата.
    Уникалният идентификатор на устройството е неговият IMEI, който се съхранява в енергонезависима памет. Този номер е даден от производителя и е негов паспорт. Първите осем цифри на IMEI включват описание на устройството, а останалото - сериен номер с контролен номер. След успешна регистрация телефонът е готов за обмен на сигнали с базовите станции. Както вече споменахме, операторите на мобилни телефони изглеждат като DECT система, но с техните различия. Преди излъчването мобилният сигнал се кодира и се разделя на сегменти от 20 ms. Криптирането се извършва с помощта на публичния ключ, като се използва стандартният EFR алгоритъм. А антената се активира от детектора на речевата активност (VAD), т.е. когато човек започне да говори. Частта от речта обработва кодека въз основа на алгоритъма DTX. В домакинаСтраната на сигнала се обработва по подобен начин, но в обратен ред.

    Зарядни устройства

    Зарядните устройства за мобилни телефони са важен компонент, тъй като поддържат работата на устройството. Тяхната пряка цел е да намалят напрежението и тока на електрическата мрежа до необходимите стойности и да осигурят батерията. По принцип изходното напрежение е 5 V, силата на тока зависи от модела и капацитета на батерията. Тя също зависи от времето на зареждане на батерията. Зарядните устройства се разделят на:
  • Трансформатор.
  • Пулс.
  • Първите не се страхуват от колебанията на напрежението и винаги имат голямо захранване. Схемата е много проста. Спускащата бобина захранва мрежовото напрежение, което я свежда до желаните стойности. Токът от втората намотка отива към диодния мост, където е инсталиран кондензаторът. Той действа като филтър на напрежението на скока и отнема ексцесии върху себе си. След това резисторът намалява тока и прехвърля батерията. Схемата на импулсната памет е по-сложна и се изпълнява с използването на диоди и транзистори.

    Поддръжка на безжични системи за предаване на данни

    Понастоящем има три начина за предаване на данни:
  • Инфрачервен порт.
  • Bluetooth.
  • Wi-Fi.
  • Първото доказа своята неефективност, така че не се използва. Последните две реализирани на почти всички устройства. Bluetooth, има кратък радиус на работа и се използва главно за организиране на интерфейса към преносимото устройство за телефона. Wi-Fi се счита за по-разширен формат и се използва задостъп до интернет. Трябва да се отбележи, че има специален софтуер, който ви позволява да осъществявате разговори през интернет, без да използвате клетъчна връзка. Също така, с помощта на тази технология можете да организирате локална мрежа, която може да свързва няколко устройства едновременно и да споделя данни.

    Незадължителни аксесоари

    Производителите полагат всички усилия, за да привлекат клиенти към своите продукти, поради което те непрекъснато разширяват асортимента на предлаганата номенклатура. Те включват:
  • Обхваща.
  • Защита на стъклата.
  • Преносими устройства за телефона, като например слушалки.
  • Сменяеми устройства за съхранение.
  • Средства за мултимедия.
  • Разумни средства.
  • USB устройство за телефона, като кабели, адаптери или зарядни устройства.
  • Подобни услуги значително разширяват възможностите на приспособленията и опростяват живота на техните собственици.

    Сравнителни характеристики на моделите на съвременните телефони

    За да се разбере какво представляват съвременните телефони, е необходимо ясно да се визуализират техните параметри. Но разглеждането на една търговска марка е несправедливо. Прегледът на една извадка не дава пълна картина, така че за сравнение и анализ са взети три флагмански марки смартфони Samsung (апаратните телефони на тази марка не са много различни от другите), Apple и Xiaomi. В ценовата категория те са подредени в следния ред:
  • Apple.
  • Samsung.
  • Xiaomi.
  • Съдейки по цената, телефонните устройства на "iPhone" са използвали модерна технология, която притежава най-високатапараметри. Samsung обаче е на пазара от 1938 г. и е натрупал много опит. Като цяло целта на сравнението не е да се идентифицира победителя и да се отговори на въпроса какво е по-добро - телефонно устройство на Android или на iOS платформата. Предизвикателството е да покаже кои висоти са достигнали технологията. Таблица с технически характеристики

    Име на параметрите



    Ябълка



    Сумсунг



    Xiaomi



    774x1575x77



    764x1619x88






    Тегло, g



    208



    201





    Телефони Samsung, Apple и Xiaomi поддържат мрежи от следните поколения: 2G, 3G, 4G

    189







    Сим карти



    1 безразмерни



    2 наноразмерни

    160)
    Размерът на диагоналния дисплей, в



    65



    64



    599


    ) Резолюция на екрана



    2688x1242



    2960x1440



    2160x1080



    Плътност на точки на инч



    458



    516



    403



    Технология на производството



    OLED



    Супер AMOLED



    IPS



    Брой цветове на екрана



    16 милиона



    17 милиона



    167 милиона



    Система



    iOS



    Android



    Процес на производство



    Ябълка










    269) Модел на процесор



    A12 Бионик



    Exynos 9810



    Snapdragon 845



    Брой на ядрата



    6

    292)
    В устройството на Xiaomi телефони и Samsung с техните 8 в общата конфигурация, 4 във всяка



    Честота, GHz







    19; 29



    18;



    7



    10




    RAM, GB



    4



    6



    вградена памет 's, GB



    256



    128



    Вградени сензори



  • Светлинен сензор;
  • сензор за близост;
  • компас;
  • барометър
  • акселерометър;
  • жироскоп




  • Светлинен сензор;
  • сензор за близост;
  • компас;
  • барометър;
  • акселерометър;
  • жироскоп;
  • Датчик на Хол;
  • сензор за пулс




  • Сензор за светлина;
  • сензор за близост;
  • компас;
  • барометър;
  • акселерометър;
  • жироскоп;
  • Датчик на залата




  • Разделителна способност на задната камера, Mp



    Основно: 12 Mp Допълнително: 12 Mp





    Чувствителност към светлината на отвора



    Основно: f /2.4 Допълнително: f /1.8



    Основно: f /2.4 Дъщерно дружество :? /1.5



    Основно: f /2.4 Поддръжка: f /1.8



    Резолюция на предната камера, Mp



    7



    8



    5



    Чувствителност на диафрагмата
    )


    441)
    Технологична поддръжкаБезжични комуникации



    Bluetooth, Wi-Fi



    Сателитно позициониране



    GPS, GLONASS, A


    Капацитет на батерията, мах

  • 3400



    Защитни системи



  • Скенер за пръстови отпечатъци;
  • скенер на ириса на окото;
  • Лице скенер




  • Само лицето скенер



    В "Xiaomi" скенер пръст

    Както се вижда от таблицата, спецификациите и устройството на телефоните "Samsung", "Xiaomi" и Apple са почти идентични. Това говори само за здравословна конкуренция и желанието да направите вашия продукт по-добър за потребителите. Всички производители прилагат най-новите технологии, които не са налице и се развиват бързо.

    Заключение

    Тъй като появата на първия телефон, отнема много време. През този период те се превърнаха от обичайните комплекти части в интелигентни устройства. Те съчетават много функции, които преди това са разчитали на други устройства. И това развитие ще продължи по-нататък.

    Свързани публикации