Телефон ойлап табылғалы бері көп өзгерді. Бүгінде бір адамның дауысын екінші адамға алыс қашықтыққа жай ғана жеткізетін құрылғы да емес. Заманауи әлемде бұл тек қоңырау шалып, хабарлама жіберіп қана қоймай, бейне және аудио ойнатуға, Интернетке кіруге, үлкен көлемдегі ақпаратты өңдеуге және бір уақытта көптеген операциялар мен тапсырмаларды орындауға болатын жасанды интеллектімен күрделі техникалық құрал. Телефон қалай жұмыс істейді және оның қалай жұмыс істейтіні туралы не білеміз? Осы мақаланың аясында біз бұл мәселені түсінуге тырысамыз.
Телефонның тууы және эволюциясы
Алғашқы ақпаратты қашықтыққа жіберу аппаратының негізін салушы телеграф пен Морзе кодын ойлап тапқан Сэмюэль Морзе болып саналады.
Бұл құрылғыны толыққанды телефон деп айту қиын, өйткені ақпарат контактілерді жабу арқылы және арнайы жіберілген. Морзе коды, әдетте қысқаша деп аталады, ол үшін әзірленген.
Кейбір тарихшылар алғашқы телефонның өнертабысын ол телефон телефоны деп атаған Антонио Меуччиге жатқызады. Ол сызбаларды әзірледі, бірақ белгісіз себептермен оның туындысын тіркемеген. Сондықтан патент Александр Беллге тиесілі. Оның құрылғысы қоңыраусыз болды және сыртқы жағынан заманауи құрылғыларға еш қатысы жоқ.
Телефон құрылғысы үлкен және келіссөздер жүргізуге ыңғайсыз болды, салмағы шамамен сегіз келі болды. Дегенмен, бұл оның танымал болуына және барлық елдерде кең таралуына кедергі болмады. ХХ ғасырдың басында әлемде он мыңнан астам станция болды. Әр жолы оның дизайнына өзгерістер мен жақсартулар енгізілді, сондықтан оның дизайнында бөлек микрофон мен динамик пайда болды.
Жаһандық автоматтық телефон станцияларының құрылысы құрылғыларды жаңғыртуға әкелді. Олар телефон тұтқасы мен абонент нөмірін теруге арналған диск алды. Цифрде «З» әрпінен басқа сандар мен әріптер болды, өйткені ол үшке ұқсайды. Түймелері бар тіркелген телефондарда бұл нөмірлеу күні бүгінге дейін сақталған. Бұл хабарлама жіберу үшін мүлдем жасалмайды, нөмірді есте сақтау оңайырақ. Кеңестік Ресейдегі алғашқы құрылғылар екі компанияға тиесілі болды: Ericsson және Siemens. Бұл қарапайым электрлік импульстарды беру және қабылдау принципі бойынша жұмыс істейтін зарядтағышсыз телефондар болды.
Сымсыз телефондар елімізде ХХ ғасырдың 70-ші жылдары пайда болды.ғасыр. Олар радиосигналды базаға жіберді, ол өз кезегінде коммутаторлар арқылы желі бойымен басқа абонентпен байланысады. Олардың сауда атауы «Алтай», олар ұялы байланыстың прототипі болды. Мұндай қондырғының салмағы жеті килограмм болды. Ол тасымалдауға жарамсыз болғандықтан, жедел қызмет көліктерімен жабдықталған. 2011 жылы ғана өз қызметін тоқтатты.
Ресейде алғашқы ұялы байланыс 1991 жылы пайда болды және ол NMT стандартына сәйкес жұмыс істеді. Ұялы телефондардың алғашқы жеткізушілері Nokia және Motorola болды. Құрылғылардың бағасы ғарыштық болды және оларға өте бай адамдар ғана қол жеткізе алады. GSM стандарты 1993 жылы пайда болды және бәсекелестерін жеңіп, көптеген елдерде тамыр жайды. Ол көптеген функционалдылықты, соның ішінде қысқа хабарламаларды жіберуді жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Бастапқыда олар қызметтік хабарландырулар ретінде жіберілу керек еді, бірақ пайдаланушыларға опция ұнағаны сонша, ол ұялы байланыс операторларының бөлек қызметіне айналды.
Тасымалданатын құрылғылар дәуірінің пайда болуымен ұялы телефондардың құрылғысы барған сайын күрделене түсті, өлшемі мен салмағы - аз, ал мүмкіндіктері - көп. Үш келі салмақтағы алыптардан олар тіпті баланың қолына оңай сыйатын миниатюралық байланыс құралдарына айналды. Уақыт өте келе сенсорлық экранда нақты пернелік пернетақта виртуалдыға ауыстырылды. Панельде камералар, саусақ ізі сканерлері және басқа да көптеген құрылғылар пайда болды.
Аналогтық телефондар қалай жұмыс істейді
Қолжетімділігі ұқсас айналмалы және сенсорлық телефон құрылғысыкомпозициялық блоктар, бірақ жұмыс принципі бойынша ерекшеленеді. Бірліктер келесі модульдерді қамтиды:
- Микрофоны мен динамигі бар телефон.
- Телефон.
- Қоңырау шалушы.
- Теру бірлігі.
- Трансформатор.
- Тінтіректі ауыстырып-қосқыш.
- Бөлгіш конденсатор.
- RF модулі (портативті станциялар).
Тұтқаны қосқыш құрылғыны абоненттік желіге қосуға жауап береді. Сымсыз телефон құрылғысында қосылым тұтқаның қосулы болуына байланысты.
Микрофон дыбыс толқындарын электрлік сигналдарға түрлендіреді. Құрылғылар электродинамикалық, конденсаторлық, көмір, электромагниттік және пьезоэлектрлік болып бөлінеді. Олар сондай-ақ белсенді және пассивті болып бөлінеді. Белсенділері дыбыстан электромагниттік импульсті құрайды, пассивтілері басқа түйіндердің параметрлерін, негізінен сыйымдылық пен кедергіні өзгертеді. Соңғысы қосымша қуат көзін қажет етеді.
Телефон электрлік импульстарды дыбысқа айналдырады. Катушкалар арқылы өтетін электр тогы айнымалы магнит өрісін құрайды, бұл динамик мембранасының дірілдеуіне әкеледі. Электродинамикалық және электромагниттік құрылғылар дифференциалды магниттік жүйені пайдаланады, пьезоэлектрлік құрылғылар онымен байланысты дыбыс жиілік көздерінің мембранасының элементтерін деформациялайды.
Шақыру құрылғысы индукциялық және электронды болуы мүмкін. Абонентке кіріс қоңырау туралы хабарлау үшін қажет. Біріншісі, катушкаларда ағып жатқан токтың көмегімен шабуылшыны дірілдейді және шырылдаған шыныаяқтарды соғады. Электрондық блок өңдейдікіріс сигналы туралы ақпарат және оны қоңырау үні деп аталатын берілген жиіліктегі импульстар түріндегі жалпы динамикке қайта бағыттайды.
РЖ модулі тек сымсыз телефон құрылғысында бар. Ол радиосигналдар арқылы телефон мен ресивер арасында ақпарат алмасуға арналған.
Трансформатор жеке сөйлеу түйіндерін бір-бірімен қосады. Сондай-ақ телефон тұтқасындағы жергілікті эхо әсерін жояды және желі кедергісіне сәйкес келеді.
Кіріс сигналын қабылдау және шығысты күту режимінде телефонды желіге қосу үшін ажырату конденсаторы қажет. Үлкен кіріс кернеуіне жоғары қарсылықты және шағын кіріс кернеуіне төмен қарсылықты қолдайды.
Тергіш импульстік (диск) және электронды (түйме) болып табылады. Бірінші нұсқада механикалық доңғалақ айналады, контактілерді жабады және автоматты телефон станциясына сигналдар жібереді. Олардың саны абоненттік нөмірдің белгілі бір нөміріне сәйкес келеді. Электрондылары қатты реле арқылы импульстарды жасанды түрде генерациялайтын және оларды станцияның қабылдағышына жіберетін интегралды схемалар арқылы жұмыс істейді. Қазіргі АТС-тер әлі де абонентке қоңырау шалудың осы әдісін сақтайды, бірақ жиі дыбыстық теруді пайдаланады. Заманауи құрылғылар IP-телефонияны да қолдайды. Тонды терудің жұмыс принципі әрбір мәні санның белгілі бір санына сәйкес келетін алдын ала орнатылған жиіліктердің қысқа мерзімді сигналдарын жасау болып табылады. Телефонды IP протоколы арқылы қосу құрылғысы қоңырау шалынатын арнайы Интернет арнасы арқылы провайдердің серверін пайдалануды қамтиды. Мобильді құрылғылар ұялы байланыс мұнараларының байланыс жүйесіне берілген жиіліктегі радиосигналдарды жібереді.
Сымды желілердегі құрылғылардың жұмыс істеу принципі
Ұялы телефонды толық түсіну үшін аналогтық АТС жүйесінің қалай жұмыс істейтінін білу керек. Ұялы телефондар интегралды схемалары бар күрделі сандық құрылымдар болғанымен, олар кәдімгі тіркелген телефондардың негізгі принципі бойынша жұмыс істейді.
Әрбір қызмет провайдері өз тұтынушыларына оларды бір-бірінен ажырататын бірегей сәйкестендіру нөмірлерін тағайындайды. Бұл жағдайда бұл абоненттің нөмірі немесе сымдар сәйкес келетін қосылу нүктесі деп аталады. АТС сигнал жіберген кезде телефон өшірулі күйде болады, яғни телефон тұтқасы машинада және ілмек қосқышы ашық күйде болады. Желіден қоңырау қабылданған кезде, ток бастапқы орам арқылы өтеді, бұл жұдырықшаның дірілдеуіне және шыныаяқтарды соғуына әкеледі. Электрондық жүйелерде бұл басқаша болады, сигнал сыртқы динамикке беріледі және шығыста біз, мысалы, әуенді немесе құстардың әнін естиміз. Абонент телефонды көтергеннен кейін қоңырау модулі мен теру тізбегі жабылады, ал қабылдау реле арқылы ашылады.
Басқа пайдаланушыға қоңырау шалу кері ретпен орындалады. Адам телефонды алады, ол бір тізбекті жауып, екіншісін ажыратады. Шақыру теру модулінде станцияның коммутациялық құрылғыларына импульстарды немесе сигналдарды жіберу арқылы жүзеге асырылады. Ол өз кезегінде сандарды таниды, оларды бір санға біріктіреді, қайта бағыттайдықалаған нүкте.
Аналогтық жүйелердегі дауысты беру микрофон мембранасының діріліне байланысты пайда болады. Көмірде ол катушканың магнит өрісінің бұзылуын тудыратын тығыздағышты жасайды. Бұл тербеліс басқа қабылдағышқа жіберетін импульсті тудырады.
Ұялы телефондардың схемалық дизайны
Ұялы телефон құрылғысын бөлек санатта бөліп көрсету керек, өйткені оның орындалуы бойынша ол DECT жүйесіне ұқсайды, бірақ бірқатар айырмашылықтары бар. Ол сондай-ақ радио сигналын қабылдағышқа жібереді, бірақ алдымен ол шифрланады. Жұмыс үшін өз жиіліктері мен арналарын пайдаланады. Бірақ мобильді гаджетті телефон ретінде ұсыну мүлдем дұрыс емес. Бұл көп функциялы құрылғы болды.
Сыртқы өнімділік туралы айтатын болсақ, мынаны ескерген жөн:
- Пішін факторы. Ол жиналмалы немесе жылжымалы корпус болуы мүмкін.
- Камера.
- Микрофон.
- Динамик.
- Экран.
- Пернетақта.
- USB қосқышы.
- Батарея.
- Ұялы телефондарға арналған зарядтағыштар.
- Sim карта.
Көптеген гаджеттер әртүрлі аксессуарлармен толықтырылған, бұл олардың қолданылу аясын кеңейтеді. Ішкі құрылғының схемалық диаграммасы төмендегі суретте көрсетілген.
Осыған қарамастан, құрылғы тек аналогтық радиосигналдармен жұмыс істейді, ондағы барлық процестер толығымен цифрланған. Оның чипінде аналогтық және сандық блоктар бар.
Аналогтық модуль
Ол сигналдарды қабылдау және беру құралын қамтиды. Әдеттесандық түйіннен бөлек орналасқан. Оның өнімділігі бойынша ол радиотелефонға ұқсайды, бірақ GSM стандарты бойынша жұмыс істейді. Қабылдағыш пен таратқыш синхронды жұмыс істемейді, сигнал 1/8 кідіріспен жіберіледі. Бұл батарея қуатын үнемдеуге және күшейткішті араластырғышпен біріктіруге мүмкіндік береді. Құрылғы бір уақытта қабылдау және беру үшін ешқашан жұмыс істемейтіндіктен, бұл антеннаны бір режимнен екіншісіне ауыстыратын қосқыштың бір түрі.
Қабылдау кезінде арна сүзгісінен өткеннен кейін сигнал LNA арқылы күшейтіліп, араластырғышқа жіберіледі. Содан кейін ол демодуляцияланады және оны орталық процессорды қуаттандыруға қажетті сандық сигналға түрлендіретін аналогты-цифрлық түрлендіргішке жіберіледі.
Тасымалдауда логикалық генератор цифрлық деректерді сигналға модуляциялайды. Әрі қарай, араластырғыш арқылы ол жиілік синтезаторына түседі, содан кейін ол арна сүзгісіне өтіп, күшейтілген. Антеннаға тек жеткілікті күш сигналы беріледі, ол жерден ғарышқа шығады.
Сандық модуль
Бүкіл жүйенің негізгі элементі және миы - барлық кіріс ақпаратты өңдейтін орталық процессор. Микросұлбаның чипсеті компьютерге ұқсас пайдаланылады, бірақ өнімділігі мен қуаты бойынша ол онымен бәсекелесе алмайды. Орталық процессорға қосымша, бұл құрылғы мыналарды қамтиды:
- Аналогтық микрофон сигналдарын сандық деректерге түрлендіретін аналогты сандық түрлендіргіш.
- Сөйлеу және арна кодтары және декодері.
- Сандық-аналогтық түрлендіргіш.
- Декодер жәнекодер.
- Сөйлеу әрекетінің детекторы. Түйіндер қоңырау шалушының сөзі болған кезде ғана жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
- Терминалды қорлар. Компьютер немесе телефон зарядтағыш сияқты сыртқы құрылғылармен байланыс интерфейсін қалыптастырады.
- Сымсыз модульдер.
- Пернетақта.
- Дисплей.
- Динамик.
- Микрофон.
- Камера модулі.
- Алынбалы жад.
- Sim карта.
Кейбір компаниялар екі микрофонды пайдаланады. Біреуі сыртқы шуды басу үшін қажет. Сондай-ақ кейде екі динамик пайдаланылады: біреуі телефон сөйлесу үшін, екіншісі музыка ойнау үшін.
Ұялы желідегі мобильді құрылғылардың жұмыс істеу принципі
Ұялы телефондар GSM желісінде төрт жиілікте жұмыс істейді:
- 850 МГц.
- 900 МГц.
- 1800 МГц.
- 1900 МГц.
Жүйе стандарты үш негізгі компонентті қамтиды:
- Базалық станцияның ішкі жүйесі (BSS).
- Ауыспалы коммутация ішкі жүйесі (NSS).
- Қызмет көрсету және басқару орталығы (OMC).
Құрылғы негізгі станциялармен (мұнаралармен) әрекеттеседі. Оны қосқаннан кейін ол тарату идентификаторы арқылы танитын өз стандартының желілерін сканерлей бастайды. Бар болса, телефон сигнал күші жоғарырақ станцияны таңдайды. Содан кейін аутентификация келеді. Идентификаторлар IMSI және Ki бірегей SIM картасы нөмірлері болып табылады. Содан кейін аутентификация орталығы (AuC) арнайы алгоритмнің кілті болып табылатын құрылғыға кездейсоқ санды жібереді.есептеу. Бұл ретте жүйе мұндай есептеуді өз бетімен орындайды. Егер база мен құрылғының нәтижелері сәйкес келсе, телефон желіде тіркелген.
Құрылғы үшін бірегей идентификатор - тұрақты жадта сақталатын оның IMEI коды. Бұл нөмірді өндіруші белгілейді және оның төлқұжаты болып табылады. IMEI-дің алғашқы сегіз саны құрылғының сипаттамасын қамтиды, қалғандары - тексеру саны бар сериялық нөмір.
Тіркеу сәтті аяқталғаннан кейін телефон базалық станциялармен сигнал алмасуға дайын. Жоғарыда айтылғандай, ұялы байланыс операторларының телефондарының орналасуы DECT құрылғыларының жүйесіне ұқсас, бірақ өзіндік айырмашылықтары бар. Эфирге шығар алдында мобильді сигнал шифрланады және 20 мс сегменттерге бөлінеді. Кодтау EFR стандартты алгоритмі бойынша ашық кілт арқылы орындалады. Ал антенна сөйлеу белсенділігі детекторы (VAD) арқылы іске қосылады, яғни адам сөйлей бастағанда. Сөйлеудің үзілуін кодек DTX алгоритмі арқылы өңдейді. Қабылдаушы жағында сигнал дәл осылай өңделеді, бірақ кері тәртіпте.
Зарядтағыштар
Ұялы телефондарға арналған зарядтағыштар маңызды құрамдас болып табылады, өйткені олар құрылғының жұмысын қамтамасыз етеді. Олардың тікелей мақсаты - электр желісінің кернеуі мен тогын қажетті мәндерге дейін төмендету және оны батареяға беру. Негізінде шығыс кернеуі 5В, ток аккумулятордың моделіне және сыйымдылығына байланысты. Батареяны зарядтау уақыты оның қуатына да байланысты.
Зарядтағыштарды бөлісу:
- Қосулытрансформатор.
- Пульс.
Біріншілері кернеудің төмендеуінен қорықпайды және әрқашан үлкен ток маржасына ие. Олардың тұжырымдамасы өте қарапайым. Төмендеткіш катушка желілік кернеумен қамтамасыз етіледі, бұл оны қажетті мәндерге дейін төмендетеді. Екінші орамнан ток диодтық көпірге өтеді, онда конденсатор орнатылған. Ол ток кернеуіне қарсы сүзгі ретінде әрекет етеді және артықты алады. Содан кейін резистор токты төмендетеді және оны батареяға жібереді.
Импульстік жады тізбегі күрделірек және диодтар мен транзисторлар арқылы жасалған.
Сымсыз деректерді беру жүйелеріне қолдау көрсету
Қазір деректерді тасымалдаудың үш жолы бар:
- Инфрақызыл.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Біріншісі тиімсіз болып шықты, сондықтан ол қолданылмайды. Соңғы екеуі дерлік барлық құрылғыларда жүзеге асырылады. Bluetooth қысқа диапазонға ие және негізінен телефонға арналған портативті құрылғылармен байланыс интерфейсін ұйымдастыру мақсатында пайдаланылады.
Wi-Fi жетілдірілген пішім болып саналады және Интернетке кіру үшін пайдаланылады. Айта кету керек, ұялы байланыссыз Интернет арқылы қоңырау шалуға мүмкіндік беретін арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету бар. Сондай-ақ, осы технологияны пайдалана отырып, бірнеше құрылғы бірден қосылып, деректер алмасуға болатын жергілікті желіні ұйымдастыруға болады.
Қосымша керек-жарақтар
Өндіріс компаниялары өз өнімдеріне тұтынушыларды тарту үшін барлық мүмкіндіктерді жасауға тырысады,сондықтан ұсынылатын номенклатураның ауқымын үнемі кеңейту. Оған мыналар кіреді:
- Іс.
- Әйнек қорғаныс.
- Телефонға арналған портативті құрылғылар, мысалы, гарнитура.
- Алынбалы дискілер.
- Мультимедиа.
- Ақылды құралдар.
- Телефоныңызға кабельдер, адаптерлер немесе зарядтағыштар сияқты USB құрылғылары.
Мұндай утилиталар гаджеттердің мүмкіндіктерін едәуір кеңейтіп, иелерінің өмірін жеңілдетеді.
Қазіргі телефон үлгілерінің салыстырмалы сипаттамалары
Заманауи телефондардың не екенін түсіну үшін олардың параметрлерін анық көру керек. Бірақ бір брендті қарастыру әділетсіздік. Бір үлгіні шолу толық суретті бермейді, сондықтан салыстыру және талдау үшін Samsung брендтерінің үш флагмандық смартфондары алынды (осы брендтің телефондарының құрылғысы басқалардан ерекшеленбейді), Apple және Xiaomi. Баға санаты бойынша олар келесі ретпен орналасты:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Бағасына қарағанда, iPhone ең жоғары параметрлері бар озық технологияларды пайдаланады. Дегенмен, Samsung 1938 жылдан бері нарықта болды және көптеген тәжірибе жинақтады. Жалпы, салыстырудың мақсаты жеңімпазды анықтау және қайсысы жақсы - «Android» немесе iOS платформасындағы телефондардың құрылғысы деген сұраққа жауап беру емес. Технологияның қаншалықты биікке жеткенін көрсету қиын.
| Параметр атаулары | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Өлшемдері, мм | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Салмақ, г | 208 | 201 | 189 |
| Желіге қолдау көрсету | Samsung, Apple және Xiaomi телефондары 2G, 3G, 4G желілерін қолдайды | ||
| Sim карталар | 1 өлшемсіз | 2 наноөлшемді | |
| Диагональды дисплей өлшемі, дюйм | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Экран ажыратымдылығы | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI тығыздығы | 458 | 516 | 403 |
| Өндіріс технологиясы | OLED | Супер AMOLED | IPS |
| Экрандағы түстер саны | 16 миллион | 17 миллион | 16,7 миллион |
| Жүйе | iOS | Android | |
| CPU өндірушісі | Apple | Samsung | Qualcomm |
| CPU үлгісі | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Ядролар саны | 6 | Жалпы конфигурацияда Xiaomi және Samsung телефондарының құрылғысында олардың 8-і бар, әрқайсысы үшін 4-тен | |
| Жиілік, ГГц | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Технология, nm | 7 | 10 | |
| RAM, ГБ | 4 | 6 | |
| Ішкі жады, ГБ | 256 | 128 | |
| Кірістірілген сенсорлар |
|
|
|
| Артқы камера ажыратымдылығы, MP |
Негізгі: 12 МП Көмекші: 12 МП |
||
| Апертура сезімталдығы |
Негізгі: ƒ/2.4 Көмекші: ƒ/1,8 |
Негізгі: ƒ/2.4 Көмекші: ƒ/1,5 |
Негізгі: ƒ/2.4 Көмекші: ƒ/1,8 |
| Алдыңғы камера ажыратымдылығы, MP | 7 | 8 | 5 |
| Апертура сезімталдығы | ƒ/2.2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Сымсыз технологияны қолдайды | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Спутниктікорналдау | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Батарея сыйымдылығы, мАч | 3174 | 4000 | 3400 |
| Қорғау жүйелері |
|
Samsung телефонында тек бет сканері бар | Xiaomi-де саусақ ізі сканері бар |
Кестеден көріп отырғаныңыздай, Samsung, Xiaomi және Apple телефондарының техникалық сипаттамалары мен құрылғылары дерлік бірдей. Бұл тек салауатты бәсекелестік пен өніміңізді пайдаланушылар үшін жақсартуға деген ұмтылыс туралы айтады. Барлық өндірушілер бір орында тұрмайтын және қарқынды дамып келе жатқан соңғы технологияларды енгізуде.
Қорытынды
Алғашқы телефон пайда болғаннан бері көп уақыт өткен жоқ. Осы кезеңде олар қарапайым бөлшектер жиынтығынан смарт құрылғыларға дейін дамыды. Олар бұрын басқа құрылғыларға тағайындалған көптеген функцияларды біріктіреді. Және бұл даму жалғасады.
