Princíp činnosti a zariadenie telefónu

Zariadenie telefónu sa od svojho vynálezu veľa zmenilo. Dnes to nie je ani zariadenie, ktoré jednoducho prenáša hlas jednej osoby na druhú na veľké vzdialenosti. V modernom svete je to komplexný technický nástroj s umelou inteligenciou, ktorý dokáže nielen volať a prenášať správy, ale aj prehrávať video a zvuk, pristupovať na Internet, spracovávať veľké množstvo informácií, , súčasne vykonávať mnoho operácií a úloh. Čo vieme o tom, ako telefón funguje a ako funguje? V rámci tohto článku sa pokúsime porozumieť tejto problematike.

Pôvod a vývoj telefónu

Za zakladateľa prvého zariadenia na prenos informácií na diaľku sa považuje Samuel Morse, ktorý vynašiel telegraf a morseovu abecedu.

Je ťažké nazvať toto zariadenie plnohodnotným telefónom, pretože informácie sa prenášali zatváraním kontaktov a špeciálne vyvinutou morseovou abecedou "", , ako sa často skracuje.

Niektorí historici pripisujú vynález prvého telefónu Antoniovi Meuccimu, ktorý nazval telektrofón. Vyvinul kresby, ale z nejakého neznámeho dôvodu nezaregistroval jeho tvorbu. Patent preto patrí Alexandrovi Bellovi. Jeho zariadenie bolo bez zvončeka a navonok nemalo nič spoločné s modernými zariadeniami.

Telefónne zariadenie bolo objemné a nepohodlné na rokovania, hmotnosť bola asi osem kilogramov. To však nezabránilo jeho popularizácii a širokej distribúcii vo všetkých krajinách. Na začiatku dvadsiateho storočia bolo na svete už viac ako desaťtisíc staníc. Zakaždým, keď došlo k zmenám a vylepšeniam jeho dizajnu, sa v jeho dizajne objavil samostatný mikrofón a reproduktor.

Globálna výstavba ústredne viedla k modernizácii zariadení. Dostali slúchadlo a číselník pre účastníka. Číselník obsahoval Čísla a písmená okrem písmen "Z", vzhľadom k tomu, že sa podobá tri. Na tlačidlových pevných linkách sa toto číslovanie zachovalo dodnes. Toto sa vôbec nerobí na odosielanie správ, takže je ľahšie si zapamätať číslo. Prvé zariadenia v Sovietskom Rusku patrili dvom spoločnostiam: "Ericsson" a "Siemens". Boli to telefóny bez nabíjačka, práca na princípe vysielania a prijímania jednoduchých elektrických impulzov.

Bezdrôtové telefóny sa u nás objavili v 70. rokoch dvadsiateho storočia. Vysielali rádiový signál na základňu, ktorá bola zase pripojená k inému účastníkovi prostredníctvom linky cez prepínače. Obchodné meno "Altaj", boli prototypom mobilnej komunikácie. Takáto inštalácia vážila sedem kilogramov. Nebol vhodný na prepravu, takže bol vybavený automobilmi prevádzkových služieb. Prestala existovať až v roku 2011.

V Rusku prvé mobilné pripojenie objavil sa v roku 1991 a fungoval podľa štandardu NMT. Prvými dodávateľmi mobilných telefónov boli "Nokia" a "Motorola". Ceny za zariadenia boli kozmické a mohli si ich dovoliť iba veľmi bohatí ľudia. Štandard GSM sa objavil v roku 1993 a po porážke svojich konkurentov sa zakorenil v mnohých krajinách. Umožňuje vám implementovať množstvo funkcií vrátane prenosu krátkych správ. Spočiatku sa mali odosielať ako servisné upozornenia, ale používateľom sa táto možnosť páčila natoľko, že sa zmenila na samostatnú službu mobilných operátorov.

So vstupom do éry prenosných zariadení sa zariadenie mobilných telefónov stalo čoraz zložitejším, veľkosť a hmotnosť boli menšie a možnosti boli väčšie. Z trojkilogramových gigantov sa zmenili na miniatúrne komunikačné prostriedky, ktoré sa ľahko zmestia aj do detskej ruky. V priebehu času bola skutočná tlačidlová klávesnica nahradená virtuálnou na dotykovej obrazovke. Na paneli sa objavili fotoaparáty, snímače odtlačkov prstov a mnoho ďalších zariadení.

Ako sú usporiadané analógové telefóny

Zariadenie telefónu s diskom a tlačidlovou sadou je podobné v prítomnosti kompozitných blokov, ale odlišné princíp fungovania. Jednotky obsahujú nasledujúce moduly:

• Trubica s mikrofónom a reproduktorom.
• Telefón.
• Volací nástroj.
• Vytáčací Uzol.
• Transformátor.
• Pákový spínač.
• Oddeľovací kondenzátor.
• Rádiofrekvenčný modul (prenosné stanice).

Pákový spínač je zodpovedný za pripojenie zariadenia k účastníckej linke. V bezdrôtovom telefónnom zariadení je pripojenie spôsobené zapnutím slúchadla zariadenia.

Mikrofón Prevádza zvukové vlny na elektrické signály. Zariadenia sú rozdelené na elektrodynamické, kondenzátorové, uhlíkové, elektromagnetické a piezoelektrické. Sú tiež rozdelené na aktívne a pasívne. Aktívne tvoria elektromagnetický impulz zo zvuku, pasívne menia parametre iných uzlov, hlavne kapacitu a odpor. V prípade druhého menovaného je potrebné ďalšie napájanie.

Telefón prevádza elektrické impulzy na zvuk. Elektrický prúd pretekajúci cievkami vytvára striedavé magnetické pole, ktoré spôsobuje vibrovanie membrány reproduktora. Elektrodynamické a elektromagnetické zariadenia používajú diferenciálny magnetický systém, piezoelektrické deformujú membránové prvky zdrojov zvukovej frekvencie, ktoré sú s ním spojené.

Volací uzol môže byť indukčný a elektronický. Je potrebné informovať účastníka o prichádzajúcom hovore. Prvý z nich využíva prúdiaci prúd v cievkach na to, aby útočník vibroval a zasiahol zvonové poháre. Elektronická jednotka spracováva informácie o prichádzajúcom signáli a presmeruje ich na spoločný reproduktor vo forme impulzov danej frekvencie, ktorá sa nazýva vyzváňací tón.

RF modul je prítomný iba v zariadení bezdrôtových telefónov. Je určený na výmenu informácií medzi telefónom a prijímačom prostredníctvom rádiových signálov.

Transformátor spája jednotlivé konverzačné uzly navzájom. Eliminuje tiež účinok lokálnej ozveny v trubici a je zodpovedný za prispôsobenie sa odporu vedenia.

Na pripojenie telefónu k linke je potrebný oddeľovací kondenzátor spôsob prijímania prichádzajúci signál a čakanie na odchádzajúci signál. Podporuje vysokú odolnosť voči veľkému vstupnému napätiu a nízky odpor voči malým.

Dialer môže byť pulzný (disk) a elektronický (tlačidlo). V prvom variante mechanické koleso, otáčajúce sa, zatvára kontakty a vysiela signály do ústredne. Ich počet zodpovedá konkrétnemu číslu čísla účastníka. Elektronické zariadenia pracujú prostredníctvom integrovaných obvodov, ktoré umelo generujú impulzy pomocou polovodičových relé a odosielajú ich do prijímača stanice. Moderné PBX si stále zachovávajú tento spôsob volania účastníka, ale častejšie používajú tónové vytáčanie. Moderné zariadenia podporujú aj IP telefóniu. Princíp činnosti tónovej voľby je generovať krátkodobé signály prednastavených frekvencií, z ktorých každá hodnota zodpovedá určitému číslu čísla. Zariadenie na pripojenie telefónu cez protokol IP predpokladá použitie servera poskytovateľa prostredníctvom vyhradeného internetového kanála, z ktorého sa hovor uskutočňuje. Mobilné zariadenia vysielajú rádiové signály danej frekvencie do komunikačného systému veží mobilných operátorov.

Princíp činnosti zariadení v káblových sieťach

Aby ste plne porozumeli zariadeniu mobilný telefón , je potrebné vedieť, ako funguje Analógový PBX systém. Napriek tomu, že mobilné telefóny sú komplexnou digitálnou štruktúrou s integrovanými obvodmi, ich prevádzka je založená na základnom princípe bežných stacionárnych zariadení.

Každý poskytovateľ služieb prideľuje svojim zákazníkom jedinečné identifikačné čísla, podľa ktorých ich navzájom odlišuje. V tomto prípade sa to nazýva účastnícke číslo alebo bod pripojenia, ku ktorému sa vodiče zmestia. Keď ústredňa vyšle signál, telefón je v odpojenom stave, to znamená, že slúchadlo je na zariadení a pákový spínač je v otvorenej polohe. Keď je z linky prijatý hovor, prúd prechádza primárnym vinutím, čo spôsobuje, že vačka vibruje a zasiahne šálky. V elektronických systémoch sa to deje inak, signál sa vysiela do externého reproduktora a na výstupe počujeme napríklad melódiu alebo spev vtákov. Keď účastník zdvihne telefón, obvod modulu interkomu a vytáčanie sa zatvorí a príjem sa otvorí relé.

Volanie inému používateľovi sa uskutoční v opačnom poradí. Osoba zdvihne telefón, ktorý uzavrie jeden okruh a odpojí druhý. Hovor sa uskutočňuje v module vytáčania odoslaním impulzov alebo signálov do spínacích zariadení stanice. Na druhej strane rozpoznáva čísla, kombinuje ich do jedného čísla a presmeruje na požadovaný bod.

K prenosu hlasu v analógových systémoch dochádza v dôsledku vibrácií membrány mikrofónu. V uhlí vytvára tesnenie, ktoré spôsobuje narušenie magnetického poľa cievky. Takáto oscilácia vytvára impulz, ktorý je odoslaný do iného prijímača.

Schematický dizajn mobilných telefónov

Zariadenie mobilného telefónu by malo byť zaradené do samostatnej kategórie, pretože pri jeho vykonávaní pripomína systém DECT, ale s množstvom rozdielov. Vysiela tiež rádiový signál do prijímača, ale najskôr ho zašifruje. Používa vlastné frekvencie a kanály pracovať. Nie je však úplne správne reprezentovať mobilný gadget ako telefón. Už dlho je to multifunkčné zariadenie.

Ak hovoríme o vonkajšom dizajne, treba poznamenať nasledovné:

• Tvarový faktor. Môže to byť skladacie alebo posuvné puzdro.
• Fotoaparát.
• Mikrofón.
• Reproduktor.
• Obrazovka.
• Klávesnica.
• USB konektor.
• Nabíjateľná batéria.
• Nabíjačky Mobilných Telefónov.
• SIM karta.

Mnoho pomôcok je doplnených o rôzne doplnky, čo rozširuje ich rozsah použitia. Schematický diagram vnútorného zariadenia je znázornený na obrázku nižšie.

Napriek tomu zariadenie pracuje výlučne s analógovými rádiovými signálmi, všetky procesy v ňom sú plne digitalizované. Jeho čip obsahuje analógové a digitálne bloky.

Analógový modul

Zahŕňa prostriedky na príjem a prenos signálov. Zvyčajne sa nachádza oddelene od digitálneho uzla. Svojimi výkonnostnými charakteristikami pripomína rádiotelefón, ale pracuje podľa štandardu GSM. Prijímač a vysielač nefungujú synchrónne, signál sa vysiela s oneskorením 1/8. To vám umožní šetriť energiu batérie a integrovať zosilňovač do mixéra. Pretože zariadenie nikdy nepracuje na príjem a vysielanie súčasne, je to druh prepínača, ktorý prepína anténu z jedného režimu do druhého.

Pri príjme sa po prechode kanálovým filtrom signál zosilní pomocou MSU a odošle sa do mixéra. Potom je demodulovaný a prenášaný do analógovo-digitálneho prevodníka, ktorý ho prevádza na digitálny signál potrebný na prevádzku CPU.

Pri prenose logický generátor moduluje digitálne údaje na signál. Potom cez mixér vstupuje do frekvenčného syntetizátora, po ktorom prechádza do kanálového filtra a zosilňuje sa. Do antény sa privádza iba signál dostatočného výkonu, odkiaľ ide do vesmíru.

Digitálny modul

Hlavným prvkom a mozgom celého systému je centrálny procesor, ktorý spracováva všetky prichádzajúce informácie. Čipová sada čipu sa používa podobne ako počítač, ale nemôže mu konkurovať z hľadiska výkonu a výkonu. Okrem CPU táto jednotka obsahuje:

• Analógovo-digitálny prevodník, ktorý prevádza signály analógového mikrofónu na digitálne údaje.
• Kódovač reči a kanálov a dekodér.
• Prevodník digitálneho na analógový signál.
• Dekodér a kódovač.
• Detektor Aktivity Reči. Zabezpečuje prevádzku uzlov iba vtedy, keď je prítomná reč účastníka.
• Terminálové zariadenia. Vytvorte komunikačné rozhranie s externými zariadeniami, ako je počítač alebo nabíjacie zariadenie telefónu.
• Moduly bezdrôtovej siete.
• Klávesnica.
• Zobraziť.
• Reproduktor.
• Mikrofón.
• Kamerový Modul.
• Vymeniteľný disk.
• SIM karta.

Niektoré spoločnosti používajú dva mikrofóny. Jeden je potrebné potlačenie vonkajšieho hluku. Niekedy sa používajú aj dva reproduktory: jeden - pre telefón konverzácie, druhá na prehrávanie hudby.

Princíp fungovania mobilných zariadení v celulárnej sieti

Mobilné telefóny pracujú v sieti GSM na štyroch frekvenciách:

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

Systémový štandard obsahuje tri hlavné komponenty:

1. Subsystém základňových staníc (BSS).
2. Subsystém prepínania (NSS).
3. Servisné a riadiace centrum (OMC).

Zariadenie interaguje so základňovými stanicami (vežami). Po zapnutí začne skenovať siete svojho štandardu, ktoré rozpozná podľa prenášaného identifikátora. Ak je k dispozícii, telefón vyberie stanicu, ktorej sila signálu je vyššia. Potom sa uskutoční autentifikácia. Identifikátory sú jedinečné čísla SIM karty IMSI a KI. , potom autentifikačné centrum (AuC) odošle do zariadenia náhodné číslo, ktoré je kľúčom pre špeciálny výpočtový algoritmus. Zároveň systém vykonáva takýto výpočet doma. Ak sa výsledky databázy a zariadenia zhodujú, telefón je zaregistrovaný v sieti.

Jedinečný identifikátor pre zariadenie je jeho IMEI, ktoré je uložené v energeticky nezávislej pamäti. Toto číslo je stanovené výrobcom a je jeho pasom. Prvých osem číslic IMEI obsahuje popis zariadenia, zvyšok je sériové číslo s kontrolným číslom.

Po úspešnej registrácii je telefón pripravený na výmenu signálov so základňovými stanicami. Ako už bolo spomenuté, zariadenie telefónov mobilných operátorov je podobné systému zariadení DECT, ale má svoje vlastné rozdiely. Pred vysielaním je mobilný signál šifrovaný a rozdelený na segmenty 20 ms. Kódovanie sa vykonáva podľa štandardného algoritmu EFR pomocou verejného kľúča. A anténa je aktivovaná detektorom rečovej aktivity (VAD), to znamená, keď človek začne hovoriť. Diskontinuita reči je spracovaná kodekom pomocou algoritmu DTX. Na prijímacom konci je signál spracovaný rovnakým spôsobom, ale v opačnom poradí.

Nabíjačka

Nabíjačky pre mobilné telefóny sú dôležitou súčasťou, pretože vďaka nim zariadenie naďalej funguje. Ich priamym účelom je znížiť napätie a prúd elektrickej siete na požadované hodnoty a dodať ju do batérie. V zásade je výstupné napätie 5 V, prúdová sila závisí od modelu a kapacity batérie. Doba nabíjania batérie závisí aj od jej sily.

Nabíjačky sa delia na:

• transformátor.
• Impulz.

Tí prví sa neboja kolísania napätia a majú vždy veľkú prúdovú rezervu. Ich schematický diagram je veľmi jednoduchý. Sieťové napätie sa privádza na zostupnú cievku, čo ju znižuje na požadované hodnoty. Prúd z druhého vinutia prechádza do diódového mostíka, kde je nainštalovaný kondenzátor. Pôsobí ako filter proti prepätiu a berie prebytok na seba. Potom rezistor zníži prúd a prenesie ho do batérie.

Obvod pulznej pamäte je zložitejší a je vyrobený pomocou diód a tranzistorov.

Podpora bezdrôtových systémov prenosu dát

V súčasnosti existuje Tri spôsoby Ochrana osobných údajov:

1. Infraport.
2. Bluetooth.
3. Wi-Fi.

Prvý z nich preukázal svoju neefektívnosť, takže sa nepoužíva. Posledné dve sú implementované takmer na všetkých zariadeniach. Bluetooth má krátky dosah a používa sa hlavne na účely organizácie komunikačného rozhrania s prenosnými zariadeniami pre telefón.

Wi-Fi sa považuje za rozšírenejší formát a používa sa na prístup na Internet. Je potrebné poznamenať, že existuje špeciálny softvér, ktorý vám umožňuje telefonovať cez Internet bez použitia celulárnej komunikácie. Pomocou tejto technológie môžete tiež zorganizovať lokálnu sieť, ku ktorej sa môže pripojiť niekoľko zariadení naraz a vymieňať si údaje.

Ďalšie príslušenstvo

Výrobné spoločnosti sa všemožne snažia prilákať zákazníkov k svojim výrobkom, preto neustále rozširujú rozsah navrhovanej nomenklatúry. To zahŕňa:

• Vzťahovať.
• Ochrana skla.
• Prenosné zariadenia pre telefón, napríklad náhlavná súprava.
• Vymeniteľné disky.
• Multimediálne nástroje.
• Inteligentné nástroje.
• USB zariadenia pre telefón, ako sú káble, Adaptéry alebo nabíjačky.

Takéto nástroje výrazne rozširujú možnosti gadgetov a zjednodušujú život ich majiteľov.

Porovnávacie charakteristiky moderných modelov telefónov

Aby sme pochopili, čo sú moderné telefóny, je potrebné jasne vidieť ich parametre. Je však nespravodlivé zvážiť jednu ochrannú známku. Prehľad jednej vzorky neposkytne úplný obraz, preto boli na porovnanie a analýzu odobraté tri vlajkové lode smartfónov značiek Samsung (zariadenie telefónov tejto značky sa príliš nelíši od ostatných), Apple a Xiaomi. Podľa cenovej kategórie sú zoradené v nasledujúcom poradí:

1. Jablko.
2. Samsung.
3. Xiaomi.

Súdiac podľa ceny, v telefónoch zariadení "IPhone" používa pokročilé technológie, ktoré majú najvyššie parametre. Spoločnosť však "Samsung" je na trhu od roku 1938 a nazhromaždil veľa skúseností. Všeobecne platí, že účelom porovnania nie je identifikovať víťaza a odpovedať na otázku, ktorá je lepšia-zariadenie telefónov na "Android" alebo na platforme iOS. Úlohou je ukázať, aké výšky technológia dosiahla.

Ako je zrejmé z tabuľky, technické vlastnosti a zariadenie telefónov "Samsung", "Xiaomi" a Apple sú takmer rovnaké. Toto hovorí iba o zdravý konkurencia a túžba vyrobiť si vlastný produkt lepšie pre používateľ. Všetci výrobcovia zavádzajú najnovšie technológie, ktoré nezostávajú stáť a rýchlo sa rozvíjajú.

Záver

Od objavenia sa prvého telefónu neuplynulo veľa času. Počas tohto obdobia sa zmenili z bežnej sady dielov na inteligentné zariadenia. Kombinujú mnoho funkcií, ktoré boli predtým priradené iným zariadeniam. A tento vývoj bude pokračovať ďalej.