Как работи телефонът и какво прави

Телефонът е претърпял значително развитие от изобретяването си. Днес това дори не е устройство, което просто предава гласа на един човек на друг на големи разстояния. В днешния свят това е сложна технология с изкуствен интелект, която може не само да създава и изпраща съобщения, но и да възпроизвежда видео и аудио, да има достъп до интернет, да обработва големи количества информация, да изпълнявате едновременно няколко операции и задачи. Какво знаем за функционирането на телефона?? В тази статия ще се опитаме да разберем същността на този проблем.

Раждането и развитието на телефона

Самуел Морз е смятан за изобретател на телеграфа и морзовата азбука.

Трудно беше да се нарече телефон, тъй като информацията се предаваше чрез контактно затваряне и специално разработен за него код "морзовата азбука", както често се съкращава.

Някои историци приписват изобретяването на първия телефон на Антонио Меучи, който го нарича телетрофон. Той проектира чертежите, но по неизвестна причина не регистрира творението си. Ето защо патентът принадлежи на Александър Бел. Устройството му беше без камбана и не приличаше на модерно устройство.

Телефонът беше тромав и неудобен за работа, като тежеше около осем килограма. Това обаче не попречи на популяризирането и разпространението му по целия свят. В началото на ХХ век в света има повече от десет хиляди станции. С течение на времето той е подобрен и преработен, а към конструкцията му са добавени микрофон и високоговорител.

Глобалното изграждане на телефонната централа води до модернизация на апаратите. Те имаха слушалка и клавиатура за набиране на номера. На циферблата имаше цифри и букви с изключение на буквата "З", тъй като прилича на тройка. При стационарните телефони с бутони тази номерация се използва и днес. Това не беше за изпращане на съобщения, а за запомняне на числа. Първите устройства в Съветска Русия са собственост на две компании: "Ericsson" и "Siemens". Това бяха телефони без клавиатура за набиране на номера зарядно устройство, работи на принципа на предаване и приемане на прости електрически импулси.

Безжичните телефони се появяват в нашата страна през 70-те години на миналия век. Те предават радиосигнал към базата, която от своя страна се свързва по линия чрез превключватели с друг абонат. Тяхното търговско наименование "Алтай", те са прототип на мобилен телефон. Тези единици тежаха седем килограма. Той никога не е бил подходящ за пренасяне, затова е бил монтиран на аварийни автомобили. Престава да съществува едва през 2011 г.

В Русия първите клетъчни телефони е въведена през 1991 г. и работи по стандарта NMT. Първите доставчици на мобилни телефони бяха "Nokia" и "Motorola". Цената им беше изчерпана и само много богати хора можеха да си ги позволят. GSM стартира през 1993 г. и след като победи конкурентите си, се наложи в много страни. Той позволява широк набор от функции, включително услуги за кратки съобщения. Първоначално те са били предназначени да се изпращат като известия за услуги, но потребителите толкова много са харесали тази възможност, че тя се е превърнала в отделна услуга от мобилните оператори.

С навлизането на ерата на преносимите телефони устройствата за мобилни телефони станаха все по-сложни, по-малки и по-леки и по-способни. От трикилограмови гиганти те се превърнаха в миниатюрни средства за комуникация, които лесно се побират дори в ръката на дете. С течение на времето истинската клавиатура с бутони е заменена с виртуална клавиатура на сензорен екран. В панела са добавени камери, скенери за пръстови отпечатъци и много други приспособления.

Как са конструирани аналоговите телефони

Дизайнът на телефона с флопи и телефона с бутон е сходен по своите компоненти, но се различава принцип на работа. Уроците включват следните модули:

• Слушалка с микрофон и високоговорител.
• Телефон.
• Инструмент за повикване.
• Устройство за набиране на номера.
• Трансформатор.
• Лостов превключвател.
• Разделителен кондензатор.
• Радиочестотен модул (преносими станции).

Лостовият превключвател отговаря за свързването на устройството към разширението. При безжичния телефон връзката се осъществява чрез включване на слушалката.

Микрофонът преобразува звуковите вълни в електрически сигнали. Устройствата се подразделят на електродинамични, кондензаторни, въглеродни, електромагнитни и пиезоелектрични. Те също така се разделят на активни и пасивни. Активните формират електромагнитен импулс от звука, докато пасивните променят параметрите на други компоненти, главно капацитет и съпротивление. Последните изискват допълнително захранване.

Телефонът превръща електрическите импулси в звук. Електрическият ток, протичащ през намотките, формира променливо магнитно поле, което кара мембраната на високоговорителя да вибрира. Електродинамичните и електромагнитните устройства използват диференциална магнитна система, а пиезоелектричните деформират мембранните елементи.

Гласовият блок може да бъде индуктивен или електронен. Необходимо за предупреждаване на абоната за входящо повикване. Първият използва тока, протичащ в намотките, за да накара ударника да вибрира и да удари чашата на камбаната. Електронният блок обработва информацията за входящия сигнал и го пренасочва към общ високоговорител под формата на импулси с определена честота, които се наричат мелодия на звънене.

Радиочестотният модул е наличен само в безжичните слушалки. Предназначен е за обмен на информация между телефон и приемник чрез радиосигнали.

Трансформаторът свързва отделните разговорни устройства. Също така елиминира ефекта на местното ехо в слушалката и отговаря за съгласуването на съпротивлението на линията.

Необходим е разделителен кондензатор за свързване на телефона към линията в получавате Режим на изчакване на входящи и изходящи съобщения. Поддържа висока устойчивост на високо входящо напрежение и ниска устойчивост на ниско напрежение.

Избирателят може да бъде импулсен (дисково набиране) или електронен (бутонно набиране). В първия случай механично колело, което се върти, затваря контактите и изпраща сигнали към телефонната централа. Техният номер съответства на конкретния номер на абонатния номер. Електронните работят с помощта на интегрални схеми, които изкуствено генерират импулси с помощта на полупроводникови релета и ги изпращат към приемника на станцията. Съвременните телефонни централи все още използват този метод за извикване на повикващия, но по-често се използва тонално набиране. Съвременните телефони поддържат и IP телефония. Принципът на тоналното набиране е да се генерират кратки серии от предварително зададени честоти, като всяка стойност съответства на определен номер. Устройството за IP телефонна връзка включва сървър на доставчика на интернет услуги в специален интернет канал, от който се осъществява повикването. Мобилните телефони изпращат радиосигнали с определена честота към комуникационната система на кулата на клетъчния оператор.

Принцип на работа на устройствата в кабелни мрежи

За да разберете устройството мобилен телефон За да получите пълна представа, трябва да знаете как работи една аналогова PBX система. Въпреки че мобилните телефони представляват сложна цифрова структура с интегрални схеми, тяхното функциониране се основава на основния принцип на конвенционалните стационарни апарати.

Всеки доставчик на услуги присвоява на клиентите си уникални идентификационни номера, чрез които ги разграничава. В този случай той се нарича номер на абоната или точката на свързване, към която са свързани проводниците. Когато телефонната централа изпрати сигнала, телефонът е в изключено положение, т.е. слушалката е на апарата, а превключвателят е в изключено положение. Когато постъпи повикване от линията, през първичната намотка протича ток, който кара куката да вибрира и да удря чашките. В електронните системи това е различно - сигналът се подава към външен високоговорител и на изхода се чува мелодия или птича песен, например. Когато повикващият вдигне слушалката, веригата на интеркома и набирането се затваря, а приемната верига се отваря с реле.

Извикването към друг потребител се извършва в обратен ред. Човек вдига слушалката, като по този начин затваря едната верига и прекъсва другата. Извикването се извършва в модула за набиране на номера чрез изпращане на импулси или сигнали към устройствата за превключване на станции. Той от своя страна разпознава числата, комбинира ги в едно число и ги пренасочва към желаната точка.

Предаването на глас в аналоговите системи става чрез вибрациите на мембраната на микрофона. Във въглищата се създава уплътнение, което предизвиква смущения в магнитното поле на намотката. Това трептене формира импулс, който се изпраща към друг приемник.

Схематичен дизайн на мобилни телефони

Клетъчният телефон трябва да се отдели в отделна категория, тъй като е сходен по дизайн с DECT системата, но има редица разлики. Той също така предава радиосигнал до приемника, но предварително го криптира. Използва собствени честоти и канали за работа. Но не е съвсем правилно да се мисли за мобилна притурка като за телефон. Той отдавна е многофункционално устройство.

Ако говорим за външния дизайн, трябва да се отбележи следното:

• Фактор на формата. Може да бъде сгъваем или плъзгащ се.
• Камера.
• Микрофон.
• Говорител.
• Екран.
• Клавиатура.
• USB гнездо.
• Батерия.
• Зарядни устройства за мобилни телефони.
• SIM карта.

Много притурки се допълват от разнообразни аксесоари, които разширяват обхвата на приложенията им. Схемата на вътрешния дизайн е показана по-долу.

Въпреки че работи изключително с аналогови радиосигнали, всички процеси са напълно цифровизирани. Чипът му включва аналогови и цифрови модули.

Аналогов модул

Той включва средства за приемане и предаване на сигнали. Обикновено е разположен отделно от цифровия блок. Работата му е подобна на тази на радиотелефон, но работи по стандарта GSM. Приемникът и предавателят не работят синхронно, предаването на сигнала се забавя с 1/8. Това спестява енергия от батерията и интегрира усилвателя с миксера. Тъй като инструментът никога не работи едновременно в режим на предаване и приемане, той е своеобразен превключвател, който превключва антената от единия в другия режим.

При приемане, след като премине през каналния филтър, сигналът се усилва от MSHU и се изпраща към смесителя. След това той се демодулира и се изпраща към аналогово-цифровия преобразувател, който го превръща в цифров сигнал, необходим на централния процесор.

В предавателя логически осцилатор модулира цифровите данни в сигнал. След това се подава към честотен синтезатор чрез смесител, след което преминава през филтъра на канала и се усилва. Само сигнал с достатъчна мощност се подава към антената, откъдето тръгва в пространството.

Цифров модул

Основният елемент и мозъкът на цялата система е централният процесор, който обработва цялата входяща информация. Използваният чипсет е подобен на компютърен чип, но по отношение на производителност и мощност не може да се конкурира с него. В допълнение към процесора този модул включва:

• Аналогово-цифров преобразувател, който преобразува аналогови микрофонни сигнали в цифрова форма на данни.
• Кодер и декодер на реч и канал.
• Преобразувател на цифров в аналогов сигнал.
• Декодер и енкодер.
• Детектор за гласова активност. Осигурява работата на възлите само при наличие на реч на абоната.
• Терминални съоръжения. Оформя комуникационен интерфейс с външни устройства, напр. компютър или зарядно устройство за телефон.
• Безжични модули.
• Клавиатура.
• Дисплей.
• Говорител.
• Микрофон.
• Модул за камера.
• Преместваемо устройство за съхранение.
• SIM карта.

Някои компании използват два микрофона. Един Необходим е за Потискане на външния шум. Понякога има и двама говорители: един - За телефон Едната е за говорене, а другата - за възпроизвеждане на музика.

Принцип на работа на мобилните устройства в клетъчна мрежа

Мобилните телефони работят в мрежата GSM на четири честоти:

• 850 MHz.
• 900 MHz.
• 1800 MHz.
• 1900 MHz.

Стандартът на системата се състои от три основни компонента:

1. Подсистема на базовата станция (BSS).
2. Подсистема за комутация (NSS).
3. Център за обслужване и контрол (OMC).

Слушалката комуникира с базовите станции (кули). След като се включи, той започва да сканира мрежите по своя стандарт, които разпознава по предадения идентификатор. Ако има такава, слушалката избира станцията, чийто сигнал е по-силен. След това слушалката се удостоверява. Идентификаторите са уникални IMSI и Ki номера на SIM картата. След това центърът за удостоверяване на автентичността (AuC) изпраща на устройството произволно число, което е ключът към специален алгоритъм за изчисление. Системата извършва това изчисление едновременно с. Ако базата и слушалката съвпадат, телефонът се регистрира в мрежата.

Уникален идентификатор за Основната характеристика на устройството е неговият IMEI, който се съхранява в енергонезависима памет. Този номер е посочен от производителя и е неговият паспорт. Първите осем цифри от IMEI са описанието на устройството, а останалите са серийният номер с контролния номер.

След успешна регистрация телефонът е готов да обменя сигнали с базовите станции. Както беше споменато по-рано, дизайнът на клетъчните телефони е подобен на системата DECT, но с някои разлики. Сигналът на мобилния телефон се криптира и се разделя на 20-милиметрови парчета, преди да се пренесе във въздуха. Кодирането се основава на алгоритъма EFR, като се използва публичен ключ. Антената се активира от детектор за речева активност (VAD), т.е. когато човек започне да говори. Прекъснатият говор се обработва от кодека съгласно алгоритъма DTX. Приемащият край получава сигнала по същия начин, но в обратен ред.

Chargers

Зарядните устройства за мобилни телефони са важен компонент, тъй като поддържат работата на телефона. Тяхната пряка функция е да намалят напрежението и тока на мрежата до необходимите стойности и да ги подадат към акумулатора. Обикновено изходното напрежение е 5 V, а интензитетът на тока зависи от модела и капацитета на батерията. Това се отразява и на времето за зареждане на батерията.

Средствата за зареждане разделят:

• На трансформатора.
• Импулсен.

Първите не се страхуват от колебания на напрежението и винаги имат голям резерв от ток. Схемата им е много проста. Понижаваща бобина подава мрежовото напрежение и го намалява до правилните стойности. Токът от вторичната намотка се подава към диодния мост, където е монтиран кондензатор. Той действа като потискател на пренапрежение и буферира излишното напрежение. След това резисторът намалява тока и го предава на батерията.

Схемата на импулсните зарядни устройства е по-сложна и се състои от диоди и транзистори.

Поддръжка на системи за безжичен пренос на данни

В момента има три начина предаване на данни:

1. Инфрачервен порт.
2. Bluetooth.
3. Wi-Fi.

Първият вариант се оказа неефективен, затова не се използва. Последните две са реализирани в почти всички устройства. Bluetooth има малък обхват и се използва главно за връзка с преносими устройства за телефон.

Wi-Fi се счита за по-усъвършенстван формат и се използва за достъп до интернет. Трябва да се отбележи, че има специален софтуер, който ви позволява да провеждате разговори през интернет, без да използвате мобилния си телефон. Може да се използва и за създаване на локална мрежа, към която няколко устройства могат да се свързват и да обменят данни.

Допълнителни аксесоари

Фирмите-производители се опитват да привлекат клиенти към своите продукти, затова непрекъснато разширяват обхвата на предлаганата номенклатура. Това включва:

• Случаи.
• Протектори за прозорци.
• Преносими устройства за телефона, например слушалки.
• Преносими устройства за съхранение.
• Мултимедийни инструменти.
• Смарт устройства.
• USB устройства за телефона, като кабели, адаптери или зарядни устройства.

Такива комунални услуги значително разширяват възможностите на притурките и улесняват живота на техните собственици.

Сравнителни характеристики на актуалните модели телефони

За да разберете какви са съвременните телефони, трябва да видите визуално техните параметри. Но не е справедливо да разглеждаме само една марка. Прегледът на една извадка няма да даде пълна картина, така че за сравнение и анализ бяха взети три флагмански марки смартфони Samsung (устройството на телефоните на тази марка не е твърде различно от другите), Apple и Xiaomi. Редът, по който са определени цените, е следният:

1. Apple.
2. Samsung.
3. Xiaomi.

Съдейки по цената, в устройството на телефоните "iPhone" Усъвършенствана технология, която има най-високите параметри. Въпреки това компанията "Samsung" Работи на пазара от 1938 г. и е натрупала богат опит. Като цяло целта на сравнението не е да се избере победител и да се отговори на въпроса кой е по-добър - телефоните на устройствата на "Android" или платформа iOS. Предизвикателството е да покажем колко далеч е стигнала технологията.

Както можете да видите от таблицата, техническите спецификации и дизайнът на телефоните "Samsung", "Xiaomi" и Apple са почти идентични. Това само показва здравословен конкуренцията и желанието да направят своя продукт по-добре за потребители. Всички производители внедряват най-новите технологии, които не стоят на едно място и се развиват бързо.

Заключение

Не е минало много време от първия телефон. През този период те се превърнаха от прост набор от части в интелигентни устройства. Те съчетават много функции, които преди това са били запазени за други устройства. И това развитие ще продължи.