Tālrunis ir daudz mainījies kopš tā izgudrošanas. Mūsdienās pat tā nav ierīce, kas vienkārši pārraida vienas personas balsi uz otru lielos attālumos. Mūsdienu pasaulē šis ir sarežģīts tehnisks rīks ar mākslīgo intelektu, kas spēj ne tikai zvanīt un sūtīt ziņas, bet arī atskaņot video un audio, piekļūt internetam, apstrādāt lielus informācijas apjomus un vienlaikus veikt daudzas darbības un uzdevumus. Ko mēs zinām par tālruņa darbību un tā darbību? Šī raksta ietvaros mēs centīsimies izprast šo jautājumu.
Tālruņa dzimšana un evolūcija
Par pirmās informācijas pārraidīšanas aparāta dibinātāju uzskata Semjuelu Morzu, kurš izgudroja telegrāfu un Morzes ābeci.
Šo ierīci ir grūti nosaukt par pilnvērtīgu tālruni, jo informācija tika pārraidīta, izmantojot kontaktu slēgšanu un speciāliMorzes kods, kā to bieži sauc saīsināti, ir izstrādāts tam.
Daži vēsturnieki pirmā tālruņa izgudrošanu saista ar Antonio Meuči, ko viņš nosauca par telefotofonu. Viņš izstrādāja zīmējumus, taču nezināmu iemeslu dēļ savu radījumu nereģistrēja. Tāpēc patents pieder Aleksandram Bellam. Viņa ierīce bija bez zvana, un tai nebija nekāda sakara ar mūsdienu ierīcēm.
Tālruņa ierīce bija apjomīga un sarunām neērta, un tā sver aptuveni astoņus kilogramus. Tomēr tas netraucēja to popularizēt un plaši izplatīt visās valstīs. Divdesmitā gadsimta sākumā pasaulē jau bija vairāk nekā desmit tūkstoši staciju. Katru reizi tā dizainā tika veiktas izmaiņas un uzlabojumi, tāpēc tā dizainā parādījās atsevišķs mikrofons un skaļrunis.
Automātisko telefonu centrāļu globālā būvniecība ir novedusi pie ierīču modernizācijas. Viņi ieguva klausuli un disku abonenta numura sastādīšanai. Ciparnīcā bija cipari un burti, izņemot burtu "З", jo tas atgādina trīs. Spiedpogu fiksētajos tālruņos šī numerācija ir saglabājusies līdz mūsdienām. Tas vispār netiek darīts, lai nosūtītu ziņas, ir vieglāk atcerēties numuru. Pirmās ierīces Padomju Krievijā piederēja diviem uzņēmumiem: Ericsson un Siemens. Tie bija tālruņi bez lādētāja, kas darbojās pēc vienkāršu elektrisko impulsu pārraidīšanas un uztveršanas principa.
Bezvadu tālruņi mūsu valstī parādījās divdesmitā gadsimta 70. gadosgadsimtā. Viņi pārraidīja radio signālu uz bāzi, kas, savukārt, pa līniju sazinājās ar citu abonentu, izmantojot slēdžus. Viņu tirdzniecības nosaukums ir "Altaja", tie bija mobilo sakaru prototips. Šāda iekārta svēra septiņus kilogramus. Tas nebija piemērots pārvadāšanai, tāpēc bija aprīkots ar operatīvo dienestu transportlīdzekļiem. Pārstāja pastāvēt tikai 2011. gadā.
Krievijā pirmais mobilais sakari parādījās 1991. gadā, un tas darbojās saskaņā ar NMT standartu. Pirmie mobilo tālruņu piegādātāji bija Nokia un Motorola. Ierīču cenas bija kosmiskas, un tās varēja atļauties tikai ļoti bagāti cilvēki. GSM standarts parādījās 1993. gadā un, pārspējot konkurentus, ieviesās daudzās valstīs. Tas ļauj ieviest daudz funkcionalitātes, tostarp īsziņu sūtīšanu. Sākotnēji tos bija paredzēts sūtīt kā pakalpojuma paziņojumus, taču lietotājiem šī iespēja tik ļoti patika, ka tā kļuva par atsevišķu mobilo sakaru operatoru pakalpojumu.
Iestājoties pārnēsājamo ierīču ērai, mobilo tālruņu ierīces kļuva arvien sarežģītākas, izmērs un svars - mazāk, bet iespējas - vairāk. No trīs kilogramus smagajiem milžiem tās ir kļuvušas par miniatūrām sakaru iekārtām, kas viegli iederas pat bērna rokā. Laika gaitā īstā spiedpogu tastatūra tika aizstāta ar virtuālo skārienekrānā. Panelī parādījās kameras, pirkstu nospiedumu skeneri un daudzas citas ierīces.
Kā darbojas analogie tālruņi
Rotācijas un skārienzvana tālruņa ierīce ir līdzīga pieejamībaikompozītmateriālu bloki, bet atšķiras pēc darbības principa. Vienībās ir iekļauti šādi moduļi:
- Klausule ar mikrofonu un skaļruni.
- Tālrunis.
- Zvanītājs.
- Zvanīšanas vienība.
- Transformators.
- Sviras slēdzis.
- Atdalošais kondensators.
- RF modulis (pārnēsājamas stacijas).
Sviras slēdzis ir atbildīgs par ierīces pievienošanu abonenta līnijai. Bezvadu tālruņa ierīcē savienojums ir atkarīgs no tā, vai klausule ir ieslēgta.
Mikrofons pārvērš skaņas viļņus elektriskos signālos. Ierīces iedala elektrodinamiskās, kondensatora, ogļu, elektromagnētiskās un pjezoelektriskās. Tos iedala arī aktīvajos un pasīvajos. Aktīvie no skaņas veido elektromagnētisko impulsu, pasīvie maina citu mezglu parametrus, galvenokārt kapacitāti un pretestību. Pēdējām ir nepieciešams papildu barošanas avots.
Tālrunis elektriskos impulsus pārvērš skaņā. Caur spolēm plūstošā elektriskā strāva veido mainīgu magnētisko lauku, kas izraisa skaļruņa membrānas vibrāciju. Elektrodinamiskās un elektromagnētiskās ierīces izmanto diferenciālo magnētisko sistēmu, pjezoelektriskās ierīces deformē ar to saistīto skaņas frekvences avotu membrānas elementus.
Izsaucēja ierīce var būt indukcijas un elektroniska. Nepieciešams, lai paziņotu abonentam par ienākošo zvanu. Pirmais ar spolēs plūstošās strāvas palīdzību liek uzbrucējam vibrēt un atsist zvana kausus. Elektroniskā vienība apstrādāinformāciju par ienākošo signālu un novirza to uz kopējo skaļruni noteiktas frekvences impulsu veidā, ko sauc par zvana signālu.
RF modulis atrodas tikai bezvadu tālruņa blokā. Tas ir paredzēts informācijas apmaiņai starp tālruni un uztvērēju, izmantojot radio signālus.
Transformators savieno atsevišķus runas mezglus savā starpā. Novērš arī lokālās atbalss efektu klausulē un ir atbildīgs par atbilstību līnijas pretestībai.
Lai savienotu tālruni ar līniju ienākošā signāla saņemšanas un izejošā signāla gaidīšanas režīmā, ir nepieciešams atsaistes kondensators. Atbalsta augstu pretestību lielam ieejas spriegumam un zemu pretestību mazam ieejas spriegumam.
Zvanītājprogramma ir impulsa (disks) un elektroniska (poga). Pirmajā variantā mehāniskais ritenis, griežoties, aizver kontaktus un sūta signālus uz automātisko telefona centrāli. To numurs atbilst noteiktam abonenta numura numuram. Elektroniskie darbojas, izmantojot integrētās shēmas, kas mākslīgi ģenerē impulsus, izmantojot cietvielu relejus, un nosūta tos stacijas uztvērējam. Mūsdienu PBX joprojām saglabā šo abonenta izsaukšanas metodi, taču biežāk izmanto tonālo numuru sastādīšanu. Mūsdienu ierīces atbalsta arī IP telefoniju. Tonālās sastādīšanas darbības princips ir ģenerēt īstermiņa signālus ar iepriekš iestatītām frekvencēm, kuru katra vērtība atbilst noteiktam numura skaitlim. Ierīce tālruņa savienošanai, izmantojot IP protokolu, ietver pakalpojumu sniedzēja servera izmantošanu, izmantojot īpašu interneta kanālu, no kura tiek veikts zvans. Mobilās ierīces sūta noteiktas frekvences radio signālus uz šūnu torņu sakaru sistēmu.
Ierīču darbības princips vadu tīklos
Lai pilnībā izprastu mobilo tālruni, jums jāzina, kā darbojas analogā pbx sistēma. Lai gan mobilie tālruņi ir sarežģītas digitālas struktūras ar integrētajām shēmām, tie darbojas pēc parasto fiksēto tālruņu pamatprincipa.
Katrs pakalpojumu sniedzējs saviem klientiem piešķir unikālus identifikācijas numurus, pēc kuriem tas tos atšķir vienu no otra. Šajā gadījumā to sauc par abonenta numuru vai pieslēguma punktu, kuram vadi ir piemēroti. Kad PBX nosūta signālu, tālrunis ir izslēgtā stāvoklī, tas ir, klausule atrodas uz iekārtas un āķa slēdzis ir atvērtā stāvoklī. Kad tiek saņemts zvans no līnijas, strāva iet caur primāro tinumu, izraisot izciļņa vibrāciju un sitienus. Elektroniskajās sistēmās tas notiek savādāk, signāls tiek padots uz ārēju skaļruni, un izejā mēs dzirdam, piemēram, melodiju vai putnu dziesmas. Kad abonents paceļ tālruni, zvanīšanas modulis un numura sastādīšanas ķēde tiek aizvērta, un saņemšana tiek atvērta, izmantojot releju.
Zvanīšana citam lietotājam notiek apgrieztā secībā. Cilvēks paceļ klausuli, kas aizver vienu ķēdi un atvieno citu. Zvans tiek veikts sastādīšanas modulī, nosūtot impulsus vai signālus uz stacijas komutācijas ierīcēm. Viņa savukārt atpazīst skaitļus, apvienojot tos vienā ciparā, novirza uzvēlamais punkts.
Balss pārraide analogajās sistēmās notiek mikrofona membrānas vibrācijas dēļ. Oglēs tas rada blīvējumu, kas izraisa spoles magnētiskā lauka traucējumus. Šīs svārstības ģenerē impulsu, kas tiek nosūtīts uz citu uztvērēju.
Mobilo tālruņu shematisks dizains
Mobilā tālruņa ierīce ir jāizceļ atsevišķā kategorijā, jo pēc tās izpildes tā atgādina DECT sistēmu, taču ar vairākām atšķirībām. Tas arī pārraida radio signālu uztvērējam, bet vispirms tas tiek šifrēts. Darbam izmanto savas frekvences un kanālus. Taču mobilā sīkrīka prezentēšana kā tālruni nav gluži pareiza. Tā jau sen ir bijusi daudzfunkcionāla ierīce.
Ja runājam par ārējo veiktspēju, tad jāņem vērā:
- Formas faktors. Tas var būt salokāms vai bīdāms korpuss.
- Kamera.
- Mikrofons.
- Skaļrunis.
- Ekrāns.
- Tastatūra.
- USB savienotājs.
- Akumulators.
- Mobilo tālruņu lādētāji.
- Sim karte.
Daudzi sīkrīki ir papildināti ar dažādiem piederumiem, kas paplašina to darbības jomu. Iekšējās ierīces shematiskā diagramma ir parādīta attēlā zemāk.
Neskatoties uz to, ierīce darbojas tikai ar analogajiem radio signāliem, visi procesi tajā ir pilnībā digitalizēti. Tā mikroshēmā ir iekļauti analogie un digitālie bloki.
Analogais modulis
Tas ietver signālu uztveršanas un pārraidīšanas līdzekļus. Parastiatrodas atsevišķi no digitālā mezgla. Pēc veiktspējas tas atgādina radiotelefonu, bet darbojas pēc GSM standarta. Uztvērējs un raidītājs nedarbojas sinhroni, signāls tiek nosūtīts ar 1/8 aizkavi. Tas ļauj ietaupīt akumulatora enerģiju un integrēt pastiprinātāju ar mikseri. Tā kā ierīce nekad nedarbojas vienlaikus saņemšanai un pārraidīšanai, tas ir sava veida slēdzis, kas pārslēdz antenu no viena režīma uz citu.
Uztverot, pēc izlaišanas caur kanālu filtru signālu pastiprina LNA un nosūta uz mikseri. Pēc tam tas tiek demodulēts un nosūtīts uz analogo-digitālo pārveidotāju, kas to pārvērš ciparu signālā, kas nepieciešams CPU darbināšanai.
Pārraides laikā loģiskais ģenerators modulē digitālos datus signālā. Tālāk caur mikseri tas nonāk frekvences sintezatorā, pēc tam pāriet uz kanālu filtru un pastiprina. Uz antenu tiek padots tikai pietiekami stiprs signāls, no kurienes tas nonāk kosmosā.
Digitālais modulis
Visas sistēmas galvenais elements un smadzenes ir centrālais procesors, kas apstrādā visu ienākošo informāciju. Mikroshēmas mikroshēmojums tiek izmantots līdzīgi kā datoram, taču veiktspējas un jaudas ziņā tas ar to nevar konkurēt. Papildus centrālajam procesoram šajā vienībā ietilpst:
- Analogs uz ciparu pārveidotājs, kas pārvērš analogos mikrofona signālus ciparu datos.
- Runas un kanālu kodētājs un dekodētājs.
- Digitālā-analogā pārveidotājs.
- Dekoders unkodētājs.
- Runas aktivitātes detektors. Ļauj mezgliem darboties tikai tad, ja ir zvanītāja runa.
- Terminālie līdzekļi. Veido saziņas saskarni ar ārējām ierīcēm, piemēram, datoru vai tālruņa lādētāju.
- Bezvadu moduļi.
- Tastatūra.
- Displejs.
- Skaļrunis.
- Mikrofons.
- Kameras modulis.
- Noņemama krātuve.
- Sim karte.
Daži uzņēmumi izmanto divus mikrofonus. Viens ir nepieciešams, lai slāpētu ārējos trokšņus. Turklāt dažreiz tiek izmantoti divi skaļruņi: viens telefona sarunām, otrs mūzikas atskaņošanai.
Mobilo ierīču darbības princips mobilajā tīklā
Mobilie tālruņi darbojas GSM tīklā četrās frekvencēs:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Sistēmas standartā ir iekļauti trīs galvenie komponenti:
- Bāzes stacijas apakšsistēma (BSS).
- Pārslēgšanās komutācijas apakšsistēma (NSS).
- Pakalpojumu un pārvaldības centrs (OMC).
Ierīce mijiedarbojas ar bāzes stacijām (torņiem). Pēc tā ieslēgšanas tas sāk skenēt tā standarta tīklus, kurus atpazīst pēc apraides identifikatora. Ja pieejams, tālrunis izvēlas staciju, kuras signāla stiprums ir spēcīgāks. Tālāk seko autentifikācija. Identifikatori ir unikāli SIM karšu numuri IMSI un Ki. Pēc tam autentifikācijas centrs (AuC) nosūta uz ierīci nejaušu skaitli, kas ir īpaša algoritma atslēga.skaitļošana. Tajā pašā laikā sistēma šādu aprēķinu veic pati. Ja bāzes un ierīces rezultāti sakrīt, tālrunis tiek reģistrēts tīklā.
Ierīces unikālais identifikators ir tās IMEI, kas tiek saglabāts nemainīgā atmiņā. Šo numuru nosaka ražotājs, un tā ir viņa pase. Pirmie astoņi IMEI cipari ietver ierīces aprakstu, pārējie ir sērijas numurs ar kontrolciparu.
Pēc veiksmīgas reģistrācijas tālrunis ir gatavs signālu apmaiņai ar bāzes stacijām. Kā minēts iepriekš, mobilo sakaru operatoru tālruņu izvietojums ir līdzīgs DECT ierīču sistēmai, taču ar savām atšķirībām. Pirms došanās ēterā mobilais signāls tiek šifrēts un sadalīts 20 ms segmentos. Kodēšana tiek veikta saskaņā ar EFR standarta algoritmu, izmantojot publisko atslēgu. Un antenu aktivizē runas aktivitātes detektors (VAD), tas ir, kad cilvēks sāk runāt. Runas pārtraukumu apstrādā kodeks, izmantojot DTX algoritmu. Uztvērēja pusē signāls tiek apstrādāts tādā pašā veidā, bet apgrieztā secībā.
Lādētāji
Mobilo tālruņu lādētāji ir svarīga sastāvdaļa, jo tie nodrošina ierīces darbību. To tiešais mērķis ir samazināt tīkla spriegumu un strāvu līdz vajadzīgajām vērtībām un piegādāt to akumulatoram. Pamatā izejas spriegums ir 5V, strāva ir atkarīga no akumulatora modeļa un jaudas. Akumulatora uzlādes laiks ir atkarīgs arī no tā stipruma.
Lādētāju daļa:
- Ieslēgtstransformators.
- Pulss.
Pirmie nebaidās no sprieguma kritumiem un vienmēr tiem ir liela strāvas rezerve. Viņu koncepcija ir ļoti vienkārša. Pazemināšanas spole tiek piegādāta ar tīkla spriegumu, kas samazina to līdz vēlamajām vērtībām. Strāva no otrā tinuma pāriet uz diodes tiltu, kur ir uzstādīts kondensators. Tas darbojas kā filtrs pret strāvas pārspriegumiem un pārņem pārpalikumu. Pēc tam rezistors samazina strāvu un pārsūta to uz akumulatoru.
Impulsu atmiņas shēma ir sarežģītāka, un tā ir izgatavota, izmantojot diodes un tranzistorus.
Atbalstiet bezvadu datu pārraides sistēmas
Šobrīd ir trīs veidi, kā pārsūtīt datus:
- Infrasarkanais.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Pirmais izrādījās neefektīvs, tāpēc to neizmanto. Pēdējie divi ir ieviesti gandrīz visās ierīcēs. Bluetooth ir mazs darbības rādiuss, un to galvenokārt izmanto, lai organizētu sakaru saskarni ar tālruņa pārnēsājamām ierīcēm.
Wi-Fi tiek uzskatīts par modernāku formātu un tiek izmantots, lai piekļūtu internetam. Jāatzīmē, ka ir īpaša programmatūra, kas ļauj veikt zvanus internetā, neizmantojot mobilo savienojumu. Turklāt, izmantojot šo tehnoloģiju, varat izveidot lokālo tīklu, kuram vienlaikus var izveidot savienojumu un apmainīties ar datiem vairākas ierīces.
Izvēles piederumi
Ražošanas uzņēmumi visos iespējamos veidos cenšas piesaistīt klientus saviem produktiem,tāpēc pastāvīgi paplašina piedāvātās nomenklatūras klāstu. Tas ietver:
- Cases.
- Stikla aizsardzība.
- Pārnēsājamas ierīces tālrunim, piemēram, austiņas.
- Noņemami diskdziņi.
- Multivide.
- Viedie rīki.
- USB ierīces jūsu tālrunim, piemēram, kabeļi, adapteri vai lādētāji.
Šādas utilītas ievērojami paplašina sīkrīku iespējas un atvieglo to īpašnieku dzīvi.
Mūsdienu tālruņu modeļu salīdzinošās īpašības
Lai saprastu, kas ir mūsdienu tālruņi, skaidri jāredz to parametri. Bet apsvērt vienu zīmolu ir negodīgi. Viena parauga apskats nesniegs pilnīgu priekšstatu, tāpēc salīdzināšanai un analīzei tika uzņemti trīs Samsung zīmolu vadošie viedtālruņi (šī zīmola tālruņu ierīce īpaši neatšķiras no citiem), Apple un Xiaomi. Pēc cenu kategorijas tie tika sakārtoti šādā secībā:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Spriežot pēc cenas, iPhone izmanto progresīvas tehnoloģijas, kurām ir visaugstākie parametri. Tomēr Samsung ir bijis tirgū kopš 1938. gada un ir uzkrājis lielu pieredzi. Kopumā salīdzināšanas mērķis nav noskaidrot uzvarētāju un atbildēt uz jautājumu, kurš ir labāks - tālruņu ierīce uz "Android" vai uz iOS platformas. Izaicinājums ir parādīt, cik augstas tehnoloģijas ir sasniegušas.
| Parametru nosaukumi | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Izmēri, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Svars, g | 208 | 201 | 189 |
| Tīkla atbalsts | Samsung, Apple un Xiaomi tālruņi atbalsta 2G, 3G, 4G tīklus | ||
| Sim kartes | 1 bez izmēra | 2 nanomēroga | |
| Displeja izmērs pa diagonāli, collas | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Ekrāna izšķirtspēja | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI blīvums | 458 | 516 | 403 |
| Ražošanas tehnoloģija | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Krāsu skaits ekrānā | 16 miljoni | 17 miljoni | 16,7 miljoni |
| Sistēma | iOS | Android | |
| CPU ražotājs | Apple | Samsung | Qualcomm |
| CPU modelis | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Kodolu skaits | 6 | Vispārējā konfigurācijā Xiaomi un Samsung tālruņu ierīcē tās ir 8, katrai pa 4 | |
| Frekvence, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Tehnoloģijas, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Iekšējā atmiņa, GB | 256 | 128 | |
| Iebūvētie sensori |
|
|
|
| Aizmugurējās kameras izšķirtspēja, MP |
Galvenā: 12 MP Palīgsistēma: 12 MP |
||
| Apertūras jutība |
Galvenā: ƒ/2.4 Palīgsistēma: ƒ/1,8 |
Galvenā: ƒ/2.4 Palīgsistēma: ƒ/1,5 |
Galvenā: ƒ/2.4 Palīgsistēma: ƒ/1,8 |
| Priekšējās kameras izšķirtspēja, MP | 7 | 8 | 5 |
| Apertūras jutība | ƒ/2,2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Atbalsta bezvadu tehnoloģiju | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Satelīta pozicionēšana | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Akumulatora ietilpība, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Aizsardzības sistēmas |
|
Samsung tālrunim ir tikai sejas skeneris | Xiaomi ir pirkstu nospiedumu skeneris |
Kā redzams tabulā, Samsung, Xiaomi un Apple tālruņu specifikācijas un ierīces ir gandrīz vienādas. Tas runā tikai par veselīgu konkurenci un vēlmi padarīt jūsu produktu labāku lietotājiem. Visi ražotāji ievieš jaunākās tehnoloģijas, kas nestāv uz vietas un strauji attīstās.
Secinājums
Nav pagājis daudz laika kopš pirmā telefona parādīšanās. Šajā laika posmā tās no vienkārša detaļu komplekta ir kļuvušas par viedierīcēm. Tie apvieno daudzas funkcijas, kas iepriekš tika piešķirtas citām ierīcēm. Un šī attīstība turpināsies.
