De telefoon is veel veranderd sinds zijn uitvinding. Tegenwoordig is het niet eens meer het apparaat dat eenvoudig de stem van de ene persoon naar de andere over lange afstanden verzendt. In de moderne wereld is dit een complexe technische tool met kunstmatige intelligentie die niet alleen kan bellen en berichten kan verzenden, maar ook video en audio kan afspelen, toegang kan krijgen tot internet, grote hoeveelheden informatie kan verwerken en tegelijkertijd veel bewerkingen en taken kan uitvoeren. Wat weten we over hoe de telefoon werkt en hoe deze werkt? In het kader van dit artikel zullen we proberen dit probleem te begrijpen.
De geboorte en evolutie van de telefoon
De grondlegger van het eerste apparaat voor het verzenden van informatie over een afstand wordt beschouwd als Samuel Morse, die de telegraaf en morsecode uitvond.
Het is moeilijk om dit apparaat een volwaardige telefoon te noemen, omdat informatie werd verzonden met behulp van contactsluiting en speciaalMorsecode, zoals het vaak kort wordt genoemd, is ervoor ontwikkeld.
Sommige historici schrijven de uitvinding van de eerste telefoon toe aan Antonio Meucci, die hij de telefoon noemde. Hij ontwikkelde de tekeningen, maar registreerde om onbekende reden zijn creatie niet. Daarom behoort het patent toe aan Alexander Bell. Zijn apparaat was zonder een oproep en had uiterlijk niets te maken met moderne apparaten.
Het telefoontoestel was omvangrijk en onhandig voor onderhandelingen, met een gewicht van ongeveer acht kilogram. Dit verhinderde echter niet de popularisering en brede verspreiding ervan in alle landen. Aan het begin van de twintigste eeuw waren er al meer dan tienduizend stations in de wereld. Elke keer werden er wijzigingen en verbeteringen aangebracht in het ontwerp, dus verscheen er een aparte microfoon en luidspreker in het ontwerp.
De wereldwijde bouw van automatische telefooncentrales heeft geleid tot de modernisering van apparaten. Ze kregen een handset en een diskette om het abonneenummer te kiezen. De wijzerplaat bevatte cijfers en letters, behalve de letter "З", omdat deze op een drie lijkt. Op vaste drukknoppen is deze nummering tot op de dag van vandaag bewaard gebleven. Dit wordt helemaal niet gedaan om berichten te verzenden, het is gemakkelijker om het nummer te onthouden. De eerste apparaten in Sovjet-Rusland waren van twee bedrijven: Ericsson en Siemens. Dit waren telefoons zonder oplader, die werkten volgens het principe van het verzenden en ontvangen van eenvoudige elektrische impulsen.
Draadloze telefoons verschenen in ons land in de jaren 70 van de twintigsteeeuw. Ze stuurden een radiosignaal naar het basisstation, dat op zijn beurt via schakelaars met een andere abonnee langs de lijn communiceerde. Hun handelsnaam is "Altai", ze waren een prototype van mobiele communicatie. Zo'n installatie woog zeven kilogram. Het was niet geschikt om te dragen, dus het was uitgerust met voertuigen van operationele diensten. Bestond pas in 2011.
In Rusland verscheen de eerste mobiele communicatie in 1991, en deze werkte volgens de NMT-standaard. De eerste leveranciers van mobiele telefoons waren Nokia en Motorola. De prijzen voor de apparaten waren kosmisch en alleen zeer rijke mensen konden ze betalen. De GSM-standaard verscheen in 1993 en heeft, na zijn concurrenten te hebben verslagen, in veel landen wortel geschoten. Hiermee kunt u veel functionaliteit implementeren, waaronder het verzenden van korte berichten. Aanvankelijk zouden ze als servicemeldingen worden verzonden, maar gebruikers vonden de optie zo leuk dat het een aparte service van mobiele operators werd.
Met de komst van het tijdperk van draagbare apparaten, werd het apparaat van mobiele telefoons steeds complexer, de grootte en het gewicht - minder en de mogelijkheden - meer. Van reuzen van drie kilogram zijn ze miniatuur communicatieapparatuur geworden die zelfs in de hand van een kind gemakkelijk past. Na verloop van tijd werd het echte toetsenbord met druktoetsen vervangen door een virtueel toetsenbord op het aanraakscherm. Camera's, vingerafdrukscanners en vele andere apparaten verschenen op het paneel.
Hoe analoge telefoons werken
Rotary en touch dial telefoon apparaat vergelijkbaar in beschikbaarheidsamengestelde blokken, maar verschilt in het werkingsprincipe. Eenheden bevatten de volgende modules:
- Handset met microfoon en luidspreker.
- Telefoon.
- Beller.
- Kieseenheid.
- Transformer.
- Hendelschakelaar.
- Scheidingscondensator.
- RF-module (draagbare stations).
De hendelschakelaar is verantwoordelijk voor het aansluiten van het apparaat op de abonneelijn. In het draadloze telefoonapparaat is de verbinding afhankelijk van het feit dat de handset is ingeschakeld.
Microfoon zet geluidsgolven om in elektrische signalen. Apparaten zijn onderverdeeld in elektrodynamisch, condensator, steenkool, elektromagnetisch en piëzo-elektrisch. Ze zijn ook onderverdeeld in actief en passief. Actieve vormen een elektromagnetische impuls van geluid, passieve veranderen de parameters van andere knooppunten, voornamelijk capaciteit en weerstand. Deze laatste hebben een extra voeding nodig.
De telefoon zet elektrische impulsen om in geluid. De elektrische stroom die door de spoelen stroomt, vormt een wisselend magnetisch veld, waardoor het luidsprekermembraan gaat trillen. Elektrodynamische en elektromagnetische apparaten gebruiken een differentieel magnetisch systeem, piëzo-elektrische apparaten vervormen de elementen van het membraan van geluidsfrequentiebronnen die ermee verbonden zijn.
De oproepeenheid kan inductie en elektronisch zijn. Vereist om de abonnee op de hoogte te stellen van een inkomende oproep. De eerste, met behulp van de stroom die in de spoelen vloeit, laat de slagman trillen en de rinkelende kopjes raken. De elektronische unit verwerktinformatie over het inkomende signaal en stuurt het om naar een gemeenschappelijke luidspreker in de vorm van pulsen van een bepaalde frequentie, die een beltoon wordt genoemd.
De RF-module is alleen aanwezig in de draadloze telefooneenheid. Het is ontworpen om via radiosignalen informatie uit te wisselen tussen de telefoon en de ontvanger.
De transformator verbindt de individuele spreekknooppunten met elkaar. Elimineert ook het effect van lokale echo in de handset en is verantwoordelijk voor aanpassing aan de lijnimpedantie.
Er is een ontkoppelingscondensator nodig om de telefoon op de lijn aan te sluiten in de modus waarin een inkomend signaal wordt ontvangen en wacht op een uitgaand signaal. Ondersteunt hoge weerstand tegen hoge ingangsspanning en lage weerstand tegen kleine ingangsspanning.
De kiezer is puls (schijf) en elektronisch (knop). In de eerste variant sluit het draaiende mechanische wiel de contacten en zendt signalen naar de automatische telefooncentrale. Hun nummer komt overeen met een specifiek nummer van het abonneenummer. Elektronische werken via geïntegreerde circuits die kunstmatig pulsen genereren met behulp van solid-state relais en deze naar de ontvanger van het station sturen. Moderne PBX's behouden nog steeds deze manier van bellen naar een abonnee, maar gebruiken vaker toonkiezen. Moderne toestellen ondersteunen ook IP-telefonie. Het werkingsprincipe van toonkiezen is het genereren van kortetermijnsignalen van vooraf ingestelde frequenties, waarvan elke waarde overeenkomt met een bepaald nummer van het nummer. Het apparaat voor het aansluiten van een telefoon via het IP-protocol omvat het gebruik van de server van een provider via een speciaal internetkanaal van waaruit wordt gebeld. Mobiele apparaten sturen radiosignalen van een bepaalde frequentie naar het communicatiesysteem van zendmasten.
Het werkingsprincipe van apparaten in bekabelde netwerken
Om de mobiele telefoon volledig te begrijpen, moet u weten hoe het analoge PBX-systeem werkt. Hoewel mobiele telefoons complexe digitale structuren met geïntegreerde schakelingen zijn, werken ze volgens het basisprincipe van conventionele vaste telefoons.
Elke serviceprovider kent unieke identificatienummers toe aan zijn klanten waarmee hij ze van elkaar onderscheidt. Dit heet in dit geval het nummer van de abonnee of het aansluitpunt waar de draden op passen. Wanneer de PBX een signaal verzendt, staat de telefoon in de uit-stand, dat wil zeggen, de handset is op de machine en de haakschakelaar staat in de open positie. Wanneer een oproep van de lijn wordt ontvangen, gaat de stroom door de primaire wikkeling, waardoor de nok trilt en de kopjes slaat. In elektronische systemen gebeurt dit anders, het signaal wordt naar een externe speaker gevoerd en aan de uitgang horen we bijvoorbeeld een melodie of vogelgezang. Nadat de abonnee de telefoon opneemt, sluiten de oproepmodule en het belcircuit en wordt de receptie geopend met behulp van het relais.
Bellen naar een andere gebruiker gebeurt in omgekeerde volgorde. Een persoon neemt de telefoon op, die het ene circuit sluit en het andere verbreekt. De oproep wordt gedaan in de kiesmodule door pulsen of signalen naar de schakelapparaten van het station te sturen. Zij, op haar beurt, herkent de nummers, combineert ze tot een enkel nummer, verwijst door naargewenste punt.
Stemoverdracht in analoge systemen vindt plaats door de trilling van het microfoonmembraan. In steenkool creëert het een afdichting, die een verstoring van het magnetische veld van de spoel veroorzaakt. Deze oscillatie genereert een puls die naar een andere ontvanger wordt gestuurd.
Schematisch ontwerp van mobiele telefoons
Het mobiele telefoonapparaat moet in een aparte categorie worden ingedeeld, omdat het qua uitvoering lijkt op een DECT-systeem, maar met een aantal verschillen. Het zendt ook een radiosignaal naar de ontvanger, maar eerst wordt het gecodeerd. Gebruikt zijn eigen frequenties en kanalen voor werk. Maar een mobiel gadget als telefoon presenteren is niet helemaal correct. Het is al lang een multifunctioneel apparaat.
Als we het hebben over externe prestaties, moet het volgende worden opgemerkt:
- Vormfactor. Het kan een vouw- of schuiflichaam zijn.
- Camera.
- Microfoon.
- Luidspreker.
- Scherm.
- Toetsenbord.
- USB-connector.
- Batterij.
- Opladers voor mobiele telefoons.
- Simkaart.
Veel gadgets worden aangevuld met verschillende accessoires, wat hun reikwijdte vergroot. Schematisch diagram van het interne apparaat wordt getoond in de onderstaande afbeelding.
Desalniettemin werkt het apparaat uitsluitend met analoge radiosignalen, alle processen daarin zijn volledig gedigitaliseerd. De chip bevat analoge en digitale blokken.
Analoge module
Het bevat een manier om signalen te ontvangen en te verzenden. Gebruikelijkapart van het digitale knooppunt geplaatst. Qua prestaties lijkt het op een radiotelefoon, maar werkt volgens de GSM-standaard. De ontvanger en zender werken niet synchroon, het signaal wordt met 1/8 vertraging verzonden. Hierdoor bespaar je batterijvermogen en integreer je de versterker met een mixer. Aangezien het apparaat nooit werkt om tegelijkertijd te ontvangen en te zenden, is het een soort schakelaar die de antenne van de ene modus naar de andere schakelt.
Bij de ontvangst wordt het signaal, nadat het door het kanaalfilter is gegaan, versterkt door de LNA en naar de mixer gestuurd. Het wordt vervolgens gedemoduleerd en naar een analoog-naar-digitaalomzetter gestuurd, die het omzet in het digitale signaal dat nodig is om de CPU van stroom te voorzien.
Bij transmissie moduleert een logische generator digitale gegevens in een signaal. Verder komt het via de mixer de frequentiesynthesizer binnen, waarna het naar het kanaalfilter gaat en er een versterkt. Alleen een signaal van voldoende sterkte wordt naar de antenne gevoerd, vanwaar het de ruimte in gaat.
Digitale module
Het belangrijkste element en het brein van het hele systeem is de centrale processor, die alle binnenkomende informatie verwerkt. De chipset van de microschakeling is vergelijkbaar met die van een computer, maar kan er qua prestaties en vermogen niet tegenop. Naast de CPU bevat dit apparaat:
- Een analoog naar digitaal converter die analoge microfoonsignalen omzet in digitale data.
- Spraak- en kanaal-encoder en decoder.
- Digitaal-naar-analoog converter.
- Decoder enencoder.
- Spraakactiviteitsdetector. Hiermee kunnen knooppunten alleen werken als de spraak van de beller aanwezig is.
- Terminalfondsen. Vormt een communicatie-interface met externe apparaten zoals een pc of telefoonoplader.
- Draadloze modules.
- Toetsenbord.
- Weergave.
- Luidspreker.
- Microfoon.
- Cameramodule.
- Verwijderbare opslag.
- Simkaart.
Sommige bedrijven gebruiken twee microfoons. Eén is nodig om externe ruis te onderdrukken. Ook worden soms twee luidsprekers gebruikt: één voor telefoongesprekken, de andere voor het afspelen van muziek.
Het werkingsprincipe van mobiele apparaten in een mobiel netwerk
Mobiele telefoons werken op het GSM-netwerk op vier frequenties:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
De systeemstandaard omvat drie hoofdcomponenten:
- Base Station Subsystem (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Service- en beheercentrum (OMC).
Het apparaat werkt samen met basisstations (torens). Nadat het is ingeschakeld, begint het met het scannen van netwerken van zijn standaard, die het herkent door de uitzendidentificatie. Indien beschikbaar, selecteert de telefoon het station waarvan de signaalsterkte hoger is. Vervolgens komt de authenticatie. Identifiers zijn unieke simkaartnummers IMSI en Ki. Vervolgens stuurt het authenticatiecentrum (AuC) een willekeurig nummer naar het apparaat, wat de sleutel is voor een speciaal algoritmecomputergebruik. Tegelijkertijd voert het systeem zelf een dergelijke berekening uit. Als de resultaten van het basisstation en het apparaat overeenkomen, is de telefoon geregistreerd op het netwerk.
De unieke identificatie voor het apparaat is de IMEI, die wordt opgeslagen in een niet-vluchtig geheugen. Dit nummer is ingesteld door de fabrikant en is zijn paspoort. De eerste acht cijfers van de IMEI bevatten de beschrijving van het apparaat, de rest is het serienummer met een controlecijfer.
Na een succesvolle registratie is de telefoon klaar om signalen uit te wisselen met basisstations. Zoals eerder vermeld, is de opstelling van telefoons van mobiele operators vergelijkbaar met het systeem van DECT-apparaten, maar met zijn eigen verschillen. Voordat het de lucht in gaat, wordt het mobiele signaal versleuteld en opgedeeld in segmenten van 20 ms. De codering wordt uitgevoerd volgens het EFR-standaardalgoritme met behulp van een openbare sleutel. En de antenne wordt geactiveerd door een spraakactiviteitsdetector (VAD), dat wil zeggen, wanneer een persoon begint te praten. Spraakdiscontinuïteit wordt afgehandeld door de codec met behulp van het DTX-algoritme. Aan de ontvangende kant wordt het signaal op dezelfde manier verwerkt, maar in omgekeerde volgorde.
Opladers
Opladers voor mobiele telefoons zijn een belangrijk onderdeel, omdat ze ervoor zorgen dat het apparaat blijft werken. Hun directe doel is om de spanning en stroom van het lichtnet tot de vereiste waarden te verlagen en aan de batterij te leveren. In principe is de uitgangsspanning 5V, de stroom hangt af van het model en de capaciteit van de batterij. De oplaadtijd van de batterij hangt ook af van de sterkte ervan.
Laders delen:
- Aantransformator.
- Pulse.
De eersten zijn niet bang voor spanningsdalingen en hebben altijd een grote stroommarge. Hun concept is heel eenvoudig. De step-down spoel wordt geleverd met netspanning, die deze reduceert tot de gewenste waardes. De stroom van de tweede wikkeling gaat naar de diodebrug, waar de condensator is geïnstalleerd. Het fungeert als een filter tegen stroompieken en neemt het overschot over. Vervolgens verlaagt de weerstand de stroom en brengt deze over naar de batterij.
Het pulsgeheugencircuit is complexer en is gemaakt met behulp van diodes en transistors.
Ondersteuning van draadloze datatransmissiesystemen
Momenteel zijn er drie manieren om gegevens over te dragen:
- Infrarood.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
De eerste bleek niet effectief te zijn, dus wordt deze niet gebruikt. De laatste twee zijn geïmplementeerd op bijna alle apparaten. Bluetooth heeft een klein bereik en wordt voornamelijk gebruikt voor het organiseren van een communicatie-interface met draagbare apparaten voor de telefoon.
Wi-Fi wordt beschouwd als een geavanceerder formaat en wordt gebruikt om toegang te krijgen tot internet. Opgemerkt moet worden dat er speciale software is waarmee u via internet kunt bellen zonder een mobiele verbinding te gebruiken. Met deze technologie kunt u ook een lokaal netwerk organiseren waarmee meerdere apparaten tegelijk verbinding kunnen maken en gegevens kunnen uitwisselen.
Optionele accessoires
Productiebedrijven proberen op alle mogelijke manieren klanten naar hun producten te lokken,daarom voortdurend het bereik van de aangeboden nomenclatuur uitbreiden. Dit omvat:
- Koffers.
- Glasbescherming.
- Draagbare apparaten voor de telefoon, zoals een headset.
- Verwisselbare schijven.
- Multimedia.
- Slimme hulpmiddelen.
- USB-apparaten voor je telefoon, zoals kabels, adapters of opladers.
Dergelijke hulpprogramma's breiden de mogelijkheden van gadgets enorm uit en maken het leven van hun eigenaren gemakkelijker.
Vergelijkende kenmerken van moderne telefoonmodellen
Om te begrijpen wat moderne telefoons zijn, moet je hun parameters duidelijk zien. Maar één merk beschouwen is oneerlijk. Een beoordeling van één voorbeeld geeft geen volledig beeld, daarom zijn ter vergelijking en analyse drie vlaggenschip-smartphones van Samsung-merken (het apparaat van telefoons van dit merk verschilt niet veel van andere), Apple en Xiaomi genomen. Per prijscategorie stonden ze in de volgende volgorde:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Aan de prijs te zien, gebruikt de iPhone geavanceerde technologieën met de hoogste parameters. Samsung is echter al sinds 1938 op de markt en heeft veel ervaring opgebouwd. Over het algemeen is het doel van de vergelijking niet om de winnaar te identificeren en de vraag te beantwoorden welke beter is: het apparaat van telefoons op "Android" of op het iOS-platform. De uitdaging is om te laten zien hoe hoog de technologie is gekomen.
| Parameternamen | Appel | Sumsung | Xiaomi |
| Afmetingen, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Gewicht, g | 208 | 201 | 189 |
| Netwerkondersteuning | Samsung-, Apple- en Xiaomi-telefoons ondersteunen 2G-, 3G-, 4G-netwerken | ||
| Simkaarten | 1 niet-formaat | 2 nanoschaal | |
| Diagonale weergavegrootte, inches | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Schermresolutie | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI-dichtheid | 458 | 516 | 403 |
| Productietechnologie | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Aantal kleuren op het scherm | 16 miljoen | 17 miljoen | 16,7 miljoen |
| Systeem | iOS | Android | |
| CPU-fabrikant | Appel | Samsung | Qualcomm |
| CPU-model | A12 Bionic | Exynos 9810 | leeuwenbek 845 |
| Aantal kernen | 6 | Er zijn er 8 in het apparaat van Xiaomi- en Samsung-telefoons in de algemene configuratie, 4 voor elk | |
| Frequentie, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Technologie, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Intern geheugen, GB | 256 | 128 | |
| Ingebouwde sensoren |
|
|
|
| Resolutie achteruitrijcamera, MP |
Hoofd: 12 MP Extra: 12 MP |
||
| Diafragmagevoeligheid |
Hoofd: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
Hoofd: ƒ/2.4 Hulpprogramma: ƒ/1.5 |
Hoofd: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
| Resolutie frontcamera, MP | 7 | 8 | 5 |
| Diafragmagevoeligheid | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Ondersteunt draadloze technologie | Bluetooth, wifi | ||
| Satellietpositionering | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Batterijcapaciteit, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Beschermingssystemen |
|
De Samsung-telefoon heeft alleen een gezichtsscanner | Xiaomi heeft een vingerafdrukscanner |
Zoals je aan de tabel kunt zien, zijn de specificaties en apparaten van Samsung-, Xiaomi- en Apple-telefoons bijna hetzelfde. Dit spreekt alleen van gezonde concurrentie en de wens om uw product beter te maken voor gebruikers. Alle fabrikanten introduceren de nieuwste technologieën die niet stil staan en zich snel ontwikkelen.
Conclusie
Er is niet veel tijd verstreken sinds het verschijnen van de eerste telefoon. In deze periode zijn ze geëvolueerd van een eenvoudige set onderdelen naar slimme apparaten. Ze combineren veel functies die voorheen aan andere apparaten waren toegewezen. En deze ontwikkeling zal doorgaan.
