Princip činnosti a zařízení telefonu

Zařízení telefonu se od jeho vynálezu hodně změnilo. Dnes to není ani stroj, který jednoduše přenáší hlas jedné osoby na druhou na velké vzdálenosti. V moderním světě je to sofistikovaný technický nástroj s umělou inteligencí, který umí nejen volat a přenášet zprávy, ale také přehrávat video a zvuk, surfovat po internetu, zpracovávat velké množství informací, současně provádět mnoho operací a úkolů. Co víme, jak je telefon uspořádán a jak funguje? V rámci tohoto článku se pokusíme porozumět této otázce.

Vznik a vývoj telefonu

Za zakladatele prvního zařízení pro přenos informací na dálku je považován Samuel Morse, který vynalezl telegraf a Morseovu abecedu.

Je obtížné nazvat tento hardware plnohodnotným telefonem, protože informace byly přenášeny pomocí uzavření kontaktů a kódu speciálně navrženého pro něj "morzyanka", jak se často nazývá zkráceně.

Někteří historici připisují vynález prvního telefonu Antonia Meucciho, který nazval telectrofon. Vypracoval plány, ale z neznámého důvodu nezaregistroval své stvoření. Patent proto patří Alexandru Bellovi. Jeho zařízení bylo bez hovoru a navenek nemělo nic společného s moderními zařízeními.

Zařízení telefonu bylo objemné a nepohodlné vyjednávat, hmotnost byla asi osm kilogramů. To však nezabránilo jeho popularizaci a široké distribuci ve všech zemích. Na počátku dvacátého století bylo na světě více než deset tisíc stanic. Pokaždé, když byly provedeny změny a vylepšení jeho designu, objevil se mikrofon a reproduktor ve své konstrukci Samostatně.

Globální výstavba ústředny vedla k modernizaci zařízení. Mají sluchátko a disk pro vytáčení volajícího. Ciferník obsahoval čísla a písmena kromě dopisu "Z", protože připomíná trojku. Na tlačítkových pevných telefonech takové číslování přežilo dodnes. Není to vůbec pro odesílání zpráv, je snazší si zapamatovat číslo. První přístroje v sovětském Rusku vlastnily dvě společnosti: "Ericsson" a "Siemens". Byly to telefony bez nabíječka akumulátorů, pracují na principu přenosu a přijímání jednoduchých elektrických impulsů.

Bezdrátové telefony se v naší zemi objevily v 70. letech dvacátého století. Vysílali rádiový signál na základnu, která zase komunikovala přes linku přes přepínače s jiným účastníkem. Jejich obchodní název "Altaj", byly prototypem mobilní komunikace. Takové nastavení vážilo sedm kilogramů. Pro přepravu to nebylo vhodné, proto byla vybavena vozidly operačních služeb. Zanikla až v roce 2011.

v Rusku první mobilní komunikace objevila se v roce 1991 a pracovala na standardu NMT. První prodejci mobilních telefonů se stali "Nokia" a "Motorola". Ceny lodí byly kosmické a mohli si je dovolit jen velmi bohatí lidé. Standard GSM se objevil v roce 1993 a poté, co porazil své konkurenty, zakořenil v mnoha zemích. Umožňuje vám implementovat velkou funkčnost, včetně předávání krátkých zpráv. Původně měly být zasílány jako servisní oznámení, ale tato možnost se uživatelům natolik líbila, že se stala samostatnou službou mobilních operátorů.

Se vstupem do éry přenosných zařízení se zařízení mobilních telefonů ztížilo, velikost a hmotnost byly menší a možnosti byly větší. Z tříkilogramových obrů se staly miniaturními komunikačními prostředky, které se snadno vejdou i do dětské ruky. V průběhu času byla virtuální klávesnice nahrazena skutečnou tlačítkovou klávesnicí na dotykové obrazovce. Na panelu se objevily kamery, skenery otisků prstů a mnoho dalších zařízení.

Jak jsou analogové telefonní přístroje uspořádány

Zařízení telefonu s číselníkem a tlačítkovou sadou je podobné v přítomnosti složených jednotek, ale liší se princip práce. Jednotky zahrnují následující moduly:

• Sluchátko s mikrofonem a reproduktorem.
• Telefon.
• Vyvolávací prostředek.
• Uzel vytáčení.
• Transformátor.
• Pákový spínač.
• Oddělovací kondenzátor.
• RF modul (přenosné stanice).

Pákový spínač je zodpovědný za připojení zařízení k předplatitelské lince. V bezdrátovém telefonním zařízení je připojení způsobeno zapnutím napájení sluchátka zařízení.

Mikrofon převádí zvukové vlny na elektrické signály. Přístroje jsou rozděleny na elektrodynamické, kondenzátorové, uhlíkové, elektromagnetické a piezoelektrické. Jsou také rozděleny na aktivní a pasivní. Aktivní tvoří elektromagnetický puls ze zvuku, pasivní mění parametry ostatních uzlů, zejména kapacitu a odpor. U posledně jmenovaných je nutný další zdroj energie.

Telefon převádí elektrické impulsy na zvuk. Elektrický proud protékající cívkami vytváří střídavé magnetické pole, které způsobuje vibraci membrány reproduktoru. Elektrodynamické a elektromagnetické přístroje používají diferenciální magnetický systém, piezoelektrické deformují membránové prvky přidružených zdrojů zvukových frekvencí.

Volající uzel může být indukční a elektronický. Nezbytné pro upozornění volajícího na příchozí hovor. První pomocí proudícího proudu v cívkách způsobí, že koule vibruje a zasáhne zvonkové poháry. Elektronická jednotka zpracovává informace o příchozím signálu a přesměruje je na společný reproduktor ve formě Pulzů dané frekvence, které se nazývají vyzvánění.

RF modul je přítomen pouze v zařízení bezdrátových telefonů. Je určen ke sdílení informací mezi telefonem a přijímačem prostřednictvím rádiových signálů.

Transformátor spojuje jednotlivé konverzační uzly dohromady. Také eliminuje účinek lokální ozvěny v trubici a je zodpovědný za sladění s odporem linky.

Oddělovací kondenzátor je nezbytný pro připojení telefonu k lince B režimu příjmu příchozí signál a čekání na odchozí. Udržuje vysoký odpor velkého příchozího napětí a nízký odpor.

Dialer je pulzní (diskový) a elektronický (tlačítkový). V první verzi mechanické kolo, otáčení, zavírá kontakty a vysílá signály do ústředny. Jejich počet odpovídá konkrétnímu počtu čísla účastníka. Elektronické fungují prostřednictvím integrovaných obvodů, které generují uměle impulsy pomocí polovodičových relé a odesílají je do přijímače stanice. Moderní ústředny stále zachovávají tento způsob volání účastníka, ale častěji používají tónovou sadu. Moderní zařízení také podporují IP telefonii. Princip činnosti tónové sady spočívá ve generování krátkodobých signálů přednastavených frekvencí, přičemž každá hodnota odpovídá určitému číslu čísla. Zařízení pro připojení telefonu pomocí protokolu IP zahrnuje použití serveru poskytovatele prostřednictvím vyhrazeného internetového kanálu, ze kterého je hovor uskutečněn. Mobilní zařízení odesílají rádiové signály dané frekvence do komunikačního systému věží mobilních operátorů.

Princip fungování zařízení v kabelových sítích

Porozumět zařízení mobilní telefony v plném rozsahu musíte vědět, jak funguje analogový systém PBX. Zatímco mobilní telefony jsou složitou digitální strukturou s integrovanými obvody, základní princip běžných pevných zařízení je zakotven v jejich práci.

Každý poskytovatel služeb přiřazuje svým zákazníkům jedinečná identifikační čísla, podle kterých je rozlišuje mezi sebou. V tomto případě se tomu říká číslo účastníka nebo připojovací bod, ke kterému jsou vodiče připojeny. Když PBX odešle signál, telefon je v odpojeném stavu, to znamená, že sluchátko je na zařízení a pákový spínač je v otevřené poloze. Když hovor dorazí z linky, proud prochází primárním vinutím, což způsobuje vibraci vačky a děrování šálků. V elektronických systémech se to děje jinak, signál je přiváděn do externího reproduktoru a na výstupu slyšíme melodii nebo zpěv ptáků, například. Poté, co účastník zvedne telefon, obvod vyjednávacího modulu a vytáčení se uzavře a přijímací místnost se otevře pomocí relé.

Volání jinému uživateli probíhá v opačném pořadí. Osoba sundá sluchátko, než uzavře jeden obvod a odpojí druhý. Volání probíhá v číselném modulu odesláním Pulzů nebo signálů do spínacích zařízení Stanice. Zase rozpoznává čísla, kombinuje je do jednoho čísla, přesměruje na požadovaný bod.

K přenosu hlasu v analogových systémech dochází vibracemi membrány mikrofonu. V uhlí vytváří těsnění, které způsobuje poruchu magnetického pole cívky. Taková oscilace vytváří impuls, který vysílá do jiného přijímače.

Schematické provedení mobilních telefonů

Zařízení mobilního telefonu by mělo být rozděleno do samostatné kategorie, protože svým výkonem připomíná systém DECT, ale s řadou rozdílů. Vysílá také rádiový signál do přijímače, ale předem jej šifruje. Používá své frekvence a kanály pro provoz. Ale představení mobilního gadgetu jako telefonu není úplně správné. Je to již dlouho multifunkční zařízení.

Pokud mluvíme o externím provedení, je třeba poznamenat následující:

• Tvarový faktor. Může to být skládací nebo posuvné pouzdro.
• Kamera.
• Mikrofon.
• Reproduktor.
• Obrazovka.
• Klávesnice.
• USB konektor.
• Dobíjecí baterie.
• Nabíječky mobilních telefonů.
• SIM karta.

Mnoho gadgetů je doplněno různými doplňky, což rozšiřuje jejich rozsah. Schematický diagram vnitřního zařízení je uveden na obrázku níže.

Navzdory tomu zařízení pracuje výhradně s analogovými rádiovými signály, všechny procesy v něm jsou plně digitalizovány. Jeho čip zahrnuje analogové a digitální jednotky.

Analogový modul

Zahrnuje zařízení pro příjem a signalizaci. Obvykle se nachází odděleně od digitálního uzlu. Svým výkonem připomíná radiotelefon, ale pracuje podle standardu GSM. Přijímač a vysílač nepracují synchronně, odesílání signálu probíhá s 1/8 latencí. To šetří energii baterie a integruje zesilovač s faucetem. Protože zařízení nikdy nepracuje pro příjem a přenos současně, je to druh přepínače, který přepíná anténu z jednoho režimu do druhého.

Při příjmu po průchodu kanálového filtru je signál zesílen pomocí mšice a odeslán do směšovače. Dále je demodulován a přenášen na analogově-digitální převodník, který jej převádí na digitální signál potřebný pro provoz centrálního procesoru.

Při přenosu logický generátor moduluje digitální data do signálu. Dále prostřednictvím směšovače vstupuje do frekvenčního syntezátoru, po kterém přechází na kanálový filtr a je zesílen. Pouze signál dostatečného výkonu je přiváděn do antény, odkud jde do prostoru.

Digitální modul

Hlavním prvkem a mozkem celého systému je centrální procesor, který zpracovává všechny příchozí informace. Čipová sada čipu se používá podobně jako počítač, ale ve výkonu a výkonu s ní nemůže konkurovat. Kromě CPU je tato jednotka zahrnuta:

• Analogově-digitální převodník, který převádí analogové mikrofonní signály na digitální datový druh.
• Kodér a dekodér řeči a kanálů.
• Převodník digitálního signálu na analogový.
• Dešifrovač a šifrátor.
• Detektor aktivity řeči. Zajišťuje provoz uzlů, pouze pokud je přítomna řeč účastníka.
• Terminálové prostředky. Tvoří komunikační rozhraní s externími zařízeními, jako je počítač nebo nabíjecí zařízení pro telefon.
• Bezdrátové síťové moduly.
• Klávesnice.
• Displej.
• Reproduktor.
• Mikrofon.
• Kamerový modul.
• Vyměnitelná jednotka.
• SIM karta.

Některé společnosti používají dva mikrofony. Jeden nezbytné pro potlačení vnějšího hluku. Někdy se také používají dva reproduktory: jeden - pro telefon konverzace, další pro přehrávání hudby.

Princip fungování mobilních zařízení v mobilní síti

Mobilní telefony fungují v síti standardu GSM na čtyřech frekvencích:

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

Standard systému zahrnuje tři hlavní komponenty:

1. Subsystém základnových stanic (BSS).
2. Subsystém přepínání (NSS).
3. Centrum služeb a řízení (OMC).

Zařízení komunikuje se základními stanicemi (věžemi). Po zapnutí začne skenovat sítě svého standardu, které rozpozná podle vysílaného ID. Pokud je k dispozici, telefon vybere stanici, jejíž síla signálu je vyšší. Dále prochází autentizací. Identifikátory jsou jedinečná čísla SIM karty IMSI a Ki. Dále authentication Center (AuC) odešle zařízení číslo náhodného pořadí, které je klíčem ke speciálnímu výpočetnímu algoritmu. Současně systém provádí takový výpočet u sebe. Pokud se výsledky základny a zařízení shodují, je telefon zaregistrován v síti.

Unikátní ID pro přístroj je jeho IMEI, který je uložen v energeticky nezávislé paměti. Toto číslo je zadáno výrobcem a je jeho pasem. Prvních osm číslic IMEI zahrnuje popis zařízení, zbytek je sériové číslo s referenčním číslem.

Po úspěšné registraci je telefon připraven ke sdílení signálů se základnovými stanicemi. Jak již bylo zmíněno dříve, zařízení telefonů mobilních operátorů je podobné systému zařízení DECT, ale s vlastními rozdíly. Před vysíláním je mobilní signál šifrován a rozdělen na segmenty 20 ms. Kódování se provádí pomocí algoritmu standardu EFR pomocí veřejného klíče. A anténa je aktivována detektorem aktivity řeči (VAD), tj. Diskontinuita řeči zpracovává kodek pomocí algoritmu DTX. Na přijímajícím konci je signál zpracován podobným způsobem, ale v opačném pořadí.

Nabíječka akumulátorů

Nabíječky mobilních telefonů jsou důležitou součástí, protože díky nim zařízení nadále funguje. Jejich přímým účelem je snížit napětí a proud elektrické sítě na požadované hodnoty a napájet ji baterií. V zásadě je na výstupu napětí 5 V, proud závisí na modelu a kapacitě baterie. Doba nabíjení baterie také závisí na její síle.

Nabíječky se dělí:

• Na transformátory.
• Impulsní.

První se nebojí změn napětí a vždy mají velkou rezervu proudu. Jejich schematický diagram je velmi jednoduchý. Na redukční cívku je aplikováno síťové napětí, které ji snižuje na požadované hodnoty. Proud z druhého vinutí jde do diodového můstku, kde je nainstalován kondenzátor. Plní roli filtru proti přepětí a bere přebytek na sebe. Dále rezistor sníží proud a předá jej baterii.

Obvod pulzního zoomu je složitější a je vyroben pomocí diod a tranzistorů.

Podpora bezdrátových datových systémů

V současnosti existuje tři způsoby předávání dat:

1. Infračervený port.
2. Bluetooth.
3. Wi-Fi.

První prokázal svou neúčinnost, takže se nepoužívá. Poslední dva jsou implementovány téměř na všech zařízeních. Bluetooth má krátký dosah a používá se hlavně za účelem uspořádání komunikačního rozhraní s přenosnými zařízeními pro telefon.

Wi-Fi je považováno za pokročilejší formát a používá se k připojení k internetu. Je třeba poznamenat, že existují speciální softwarové programy, které umožňují volání přes internetový kanál bez použití mobilního připojení. Pomocí této technologie můžete také uspořádat místní síť, ke které se může připojit více zařízení najednou a komunikovat.

Další příslušenství

Výrobní společnosti se snaží přilákat zákazníky ke svým produktům všemi možnými způsoby, a proto neustále rozšiřují nabídku nabízené nomenklatury. To zahrnuje:

• Pouzdro.
• Ochrana skla.
• Přenosná zařízení pro telefon, například náhlavní souprava.
• Vyměnitelné jednotky.
• Multimediální nástroje.
• Chytré prostředky.
• USB zařízení pro telefon, jako jsou kabely, adaptéry nebo nabíječky.

Takové nástroje výrazně rozšiřují možnosti gadgetů a zjednodušují život jejich majitelům.

Srovnávací vlastnosti moderních modelů telefonů

Abychom pochopili, co jsou moderní telefony, musíte jasně vidět jejich parametry. Ale považovat jednu ochrannou známku za nespravedlivou. Přezkum jednoho vzorku neposkytne úplný obrázek, takže pro srovnání a analýzu byly odebrány tři vlajkové smartphony značek Samsung (zařízení telefonů této značky se příliš neliší od ostatních), Apple a Xiaomi. V cenové kategorii se seřadili v následujícím pořadí:

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

Soudě podle ceny v telefonním zařízení "IPhone" používají se pokročilé technologie, které mají nejvyšší parametry. Společnost však "Samsung" je na trhu od roku 1938 a získal mnoho zkušeností. Cílem srovnání obecně není identifikovat vítěze a odpovědět na otázku, co je lepší-telefonní zařízení na "Android" nebo na platformě iOS. Výzvou je ukázat, jaké výšky technologie dosáhly.

Jak je vidět z tabulky, specifikace a zařízení telefonů "Samsung", "Xiaomi" a Apple je prakticky stejný. To říká jen o zdravý konkurence a snaha o výrobu svého produktu lepší pro uživatel. Všichni výrobci zavádějí nejnovější technologie, které nestojí a rychle se vyvíjejí.

Závěr

Od prvního telefonu uplynulo jen málo času. Během tohoto období přešli z běžné sady dílů na inteligentní zařízení. Kombinují mnoho funkcí, které byly dříve přiděleny jiným zařízením. A takový vývoj bude pokračovat dál.