Das Telefon hat sich seit seiner Erfindung stark verändert. Heute ist es nicht einmal das Gerät, das einfach die Stimme von einem Menschen zum anderen über große Entfernungen überträgt. In der modernen Welt ist dies ein komplexes technisches Werkzeug mit künstlicher Intelligenz, das nicht nur Anrufe tätigen und Nachrichten senden, sondern auch Video und Audio abspielen, auf das Internet zugreifen, große Mengen an Informationen verarbeiten und gleichzeitig viele Operationen und Aufgaben ausführen kann. Was wissen wir darüber, wie das Telefon funktioniert und wie es funktioniert? Im Rahmen dieses Artikels werden wir versuchen, dieses Problem zu verstehen.
Die Geburt und Entwicklung des Telefons
Als Begründer des ersten Apparates zur Übertragung von Informationen über große Entfernungen gilt Samuel Morse, der Erfinder des Telegrafen und des Morsezeichens.
Es ist schwierig, dieses Gerät als vollwertiges Telefon zu bezeichnen, da Informationen per Kontaktschluss und speziell übertragen wurdenMorsezeichen, wie es oft kurz genannt wird, wurden dafür entwickelt.
Einige Historiker schreiben Antonio Meucci die Erfindung des ersten Telefons zu, das er Telephon nannte. Er entwickelte die Zeichnungen, registrierte seine Kreation jedoch aus unbekannten Gründen nicht. Daher gehört das Patent Alexander Bell. Sein Gerät war ohne Anruf und hatte äußerlich nichts mit modernen Geräten zu tun.
Das Telefongerät war mit einem Gewicht von etwa acht Kilogramm sperrig und unpraktisch für Verhandlungen. Dies verhinderte jedoch nicht seine Popularisierung und weite Verbreitung in allen Ländern. Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts gab es weltweit bereits mehr als zehntausend Stationen. Jedes Mal wurden Änderungen und Verbesserungen an seinem Design vorgenommen, sodass ein separates Mikrofon und ein separater Lautsprecher in seinem Design auftauchten.
Der weltweite Bau automatischer Telefonzentralen hat zu einer Modernisierung der Geräte geführt. Sie bekamen einen Hörer und eine Diskette, um die Nummer des Teilnehmers zu wählen. Das Zifferblatt enthielt Zahlen und Buchstaben, mit Ausnahme des Buchstabens „З“, da er einer Drei ähnelt. Bei Festnetztelefonen mit Drucktaste ist diese Nummerierung bis heute erh alten geblieben. Dies geschieht überhaupt nicht, um Nachrichten zu senden, es ist einfacher, sich die Nummer zu merken. Die ersten Geräte in Sowjetrussland gehörten zwei Unternehmen: Ericsson und Siemens. Dies waren Telefone ohne Ladegerät, die nach dem Prinzip des Sendens und Empfangens einfacher elektrischer Impulse arbeiteten.
Schnurlose Telefone erschienen in unserem Land in den 70er Jahren des 20. JahrhundertsJahrhundert. Sie übermittelten ein Funksignal an die Basis, die wiederum über Sch alter mit einem anderen Teilnehmer entlang der Leitung kommunizierte. Ihr Handelsname ist "Altai", sie waren ein Prototyp der mobilen Kommunikation. Eine solche Installation wog sieben Kilogramm. Es war nicht zum Tragen geeignet und wurde daher mit Fahrzeugen des Einsatzdienstes ausgestattet. Hat erst 2011 aufgehört zu existieren.
In Russland erschien 1991 die erste Mobilfunkkommunikation, die nach dem NMT-Standard funktionierte. Die ersten Anbieter von Mobiltelefonen waren Nokia und Motorola. Die Preise für die Geräte waren kosmisch und nur sehr reiche Leute konnten sie sich leisten. Der GSM-Standard erschien 1993 und setzte sich, nachdem er seine Konkurrenten besiegt hatte, in vielen Ländern durch. Es ermöglicht Ihnen, viele Funktionen zu implementieren, einschließlich des Sendens von Kurznachrichten. Ursprünglich sollten sie als Dienstbenachrichtigungen gesendet werden, aber die Option gefiel den Benutzern so gut, dass sie zu einem separaten Dienst der Mobilfunkbetreiber wurde.
Mit dem Aufkommen der Ära tragbarer Geräte wurde das Gerät von Mobiltelefonen immer komplexer, die Größe und das Gewicht - weniger und die Möglichkeiten - mehr. Aus Drei-Kilo-Riesen sind sie zu Miniatur-Kommunikationsgeräten geworden, die problemlos auch in die Hand eines Kindes passen. Im Laufe der Zeit wurde die reale Tastentastatur durch eine virtuelle auf dem Touchscreen ersetzt. Kameras, Fingerabdruckscanner und viele andere Geräte tauchten auf dem Panel auf.
So funktionieren analoge Telefone
Wählscheiben- und Touch-Dial-Telefongeräte sind ähnlich verfügbarzusammengesetzte Blöcke, unterscheidet sich jedoch im Funktionsprinzip. Die Einheiten umfassen die folgenden Module:
- Mobilteil mit Mikrofon und Lautsprecher.
- Telefon.
- Anrufer.
- Wählgerät.
- Transformator.
- Hebelsch alter.
- Trennkondensator.
- HF-Modul (tragbare Stationen).
Der Hebelsch alter ist für die Verbindung des Geräts mit dem Teilnehmeranschluss zuständig. Beim schnurlosen Telefongerät ist die Verbindung davon abhängig, dass das Mobilteil eingesch altet ist.
Mikrofon wandelt Schallwellen in elektrische Signale um. Geräte sind in elektrodynamische, Kondensator-, Kohle-, elektromagnetische und piezoelektrische Geräte unterteilt. Sie werden auch in aktiv und passiv unterteilt. Aktive bilden einen elektromagnetischen Impuls aus Schall, passive ändern die Parameter anderer Knoten, hauptsächlich Kapazität und Widerstand. Letztere benötigen eine zusätzliche Stromversorgung.
Das Telefon übersetzt elektrische Impulse in Töne. Der durch die Spulen fließende elektrische Strom bildet ein magnetisches Wechselfeld, das die Lautsprechermembran zum Schwingen bringt. Elektrodynamische und elektromagnetische Geräte verwenden ein differentielles Magnetsystem, piezoelektrische Geräte verformen die Elemente der Membran der damit verbundenen Schallfrequenzquellen.
Die Rufeinheit kann induktiv und elektronisch sein. Erforderlich, um den Teilnehmer über einen eingehenden Anruf zu informieren. Der erste bringt mit Hilfe des in den Spulen fließenden Stroms den Schlagbolzen zum Vibrieren und trifft auf die Klingelbecher. Die elektronische Einheit verarbeitetInformationen über das eingehende Signal und leitet es in Form von Impulsen einer bestimmten Frequenz, die als Klingelton bezeichnet werden, an einen gemeinsamen Lautsprecher weiter.
Das HF-Modul ist nur in der schnurlosen Telefoneinheit vorhanden. Es dient zum Austausch von Informationen zwischen Telefon und Empfänger über Funksignale.
Der Transformator verbindet die einzelnen Sprachknoten miteinander. Beseitigt auch den Effekt des lokalen Echos im Mobilteil und ist für die Anpassung an die Leitungsimpedanz verantwortlich.
Ein Entkopplungskondensator wird benötigt, um das Telefon im Modus zum Empfangen eines eingehenden Signals und zum Warten auf ein ausgehendes Signal an die Leitung anzuschließen. Unterstützt hohen Widerstand bei großer Eingangsspannung und niedrigen Widerstand bei kleiner Eingangsspannung.
Der Dialer ist Impuls (Scheibe) und elektronisch (Taste). Bei der ersten Variante schließt das sich drehende mechanische Rad die Kontakte und sendet Signale an die automatische Telefonvermittlung. Ihre Nummer entspricht einer bestimmten Nummer der Teilnehmernummer. Elektronische funktionieren über integrierte Sch altkreise, die mithilfe von Halbleiterrelais künstlich Impulse erzeugen und an den Empfänger der Station senden. Moderne TK-Anlagen beh alten diese Methode zum Anrufen eines Teilnehmers bei, verwenden jedoch häufiger die Tonwahl. Moderne Geräte unterstützen auch IP-Telefonie. Das Funktionsprinzip der Tonwahl besteht darin, Kurzzeitsignale mit voreingestellten Frequenzen zu erzeugen, deren jeder Wert einer bestimmten Nummer der Nummer entspricht. Das Gerät zum Verbinden eines Telefons über das IP-Protokoll beinh altet die Verwendung eines Servers eines Anbieters über einen dedizierten Internetkanal, von dem aus ein Anruf getätigt wird. Mobilgeräte senden Funksignale einer bestimmten Frequenz an das Kommunikationssystem von Mobilfunkmasten.
Das Funktionsprinzip von Geräten in kabelgebundenen Netzwerken
Um das Mobiltelefon vollständig zu verstehen, müssen Sie wissen, wie die analoge Telefonanlage funktioniert. Obwohl Mobiltelefone komplexe digitale Strukturen mit integrierten Sch altkreisen sind, funktionieren sie nach dem Grundprinzip herkömmlicher Festnetztelefone.
Jeder Dienstleister weist seinen Kunden eindeutige Identifikationsnummern zu, mit denen er sie voneinander unterscheidet. In diesem Fall wird dies als Nummer des Teilnehmers oder Anschlusspunkts bezeichnet, zu dem die Drähte passen. Wenn die PBX ein Signal sendet, befindet sich das Telefon im ausgesch alteten Zustand, dh der Hörer befindet sich auf dem Gerät und der Gabelsch alter befindet sich in der offenen Position. Wenn ein Anruf von der Leitung eingeht, fließt der Strom durch die Primärwicklung, wodurch der Nocken vibriert und gegen die Becher schlägt. Bei elektronischen Systemen geschieht dies anders, das Signal wird einem externen Lautsprecher zugeführt, und am Ausgang hören wir beispielsweise eine Melodie oder Vogelgezwitscher. Nachdem der Teilnehmer den Hörer abgenommen hat, schließen das Rufmodul und die Wählsch altung, und die Rezeption öffnet über das Relais.
Der Anruf zu einem anderen Benutzer erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Eine Person nimmt den Hörer ab, wodurch ein Stromkreis geschlossen und ein anderer getrennt wird. Der Ruf erfolgt im Wählmodul durch Senden von Impulsen oder Signalen an die Sch altgeräte der Station. Sie wiederum erkennt die Nummern, kombiniert sie zu einer einzigen Nummer und leitet sie weitergewünschter Punkt.
Die Sprachübertragung in analogen Systemen erfolgt durch die Schwingung der Mikrofonmembran. In Kohle erzeugt es eine Dichtung, die eine Störung des Magnetfelds der Spule verursacht. Diese Schwingung erzeugt einen Impuls, der an einen anderen Empfänger gesendet wird.
Schematischer Aufbau von Mobiltelefonen
Das Handy-Gerät sollte in einer eigenen Kategorie herausgehoben werden, da es in seiner Ausführung einem DECT-System ähnelt, jedoch mit einigen Unterschieden. Auch er sendet ein Funksignal an den Empfänger, das jedoch zunächst verschlüsselt wird. Verwendet seine eigenen Frequenzen und Kanäle für die Arbeit. Aber ein mobiles Gadget als Telefon darzustellen, ist nicht ganz richtig. Es ist seit langem ein multifunktionales Gerät.
Wenn wir von externer Leistung sprechen, dann ist folgendes zu beachten:
- Formfaktor. Es kann ein Klapp- oder Schiebekörper sein.
- Kamera.
- Mikrofon.
- Lautsprecher.
- Bildschirm.
- Tastatur.
- USB-Anschluss.
- Akku.
- Ladegeräte für Mobiltelefone.
- Sim-Karte.
Viele Gadgets werden mit diversem Zubehör ergänzt, was ihren Anwendungsbereich erweitert. Das schematische Diagramm des internen Geräts ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Trotzdem arbeitet das Gerät ausschließlich mit analogen Funksignalen, alle darin enth altenen Prozesse sind vollständig digitalisiert. Sein Chip enthält analoge und digitale Blöcke.
Analogmodul
Es beinh altet ein Mittel zum Empfangen und Senden von Signalen. In der Regelgetrennt vom digitalen Knoten angeordnet. Es ähnelt von seiner Leistung her einem Funktelefon, arbeitet aber nach dem GSM-Standard. Empfänger und Sender arbeiten nicht synchron, das Signal wird mit 1/8 Verzögerung gesendet. Auf diese Weise können Sie Batteriestrom sparen und den Verstärker mit einem Mischpult integrieren. Da das Gerät nie gleichzeitig empfängt und sendet, ist es eine Art Sch alter, der die Antenne von einem Modus in den anderen umsch altet.
Beim Empfang wird das Signal nach Passieren des Kanalfilters vom LNA verstärkt und an den Mischer gesendet. Es wird dann demoduliert und an einen Analog-Digital-Wandler gesendet, der es in das digitale Signal umwandelt, das zur Stromversorgung der CPU benötigt wird.
Bei der Übertragung moduliert ein Logikgenerator digitale Daten in ein Signal. Weiter gelangt es durch den Mischer in den Frequenzsynthesizer, wonach es zum Kanalfilter gelangt und verstärkt wird. Nur ein ausreichend starkes Signal wird der Antenne zugeführt, von wo aus es ins All geht.
Digitalmodul
Das Hauptelement und das Gehirn des gesamten Systems ist der zentrale Prozessor, der alle eingehenden Informationen verarbeitet. Der Chipsatz der Mikrosch altung wird ähnlich wie ein Computer verwendet, kann jedoch in Bezug auf Leistung und Leistung nicht mit ihm mith alten. Zusätzlich zur CPU beinh altet dieses Gerät:
- Ein Analog-Digital-Wandler, der analoge Mikrofonsignale in digitale Daten umwandelt.
- Sprach- und Kanal-Encoder und -Decoder.
- Digital-Analog-Wandler.
- Decoder undEncoder.
- Sprachaktivitätsdetektor. Ermöglicht den Betrieb von Knoten nur dann, wenn die Sprache des Anrufers vorhanden ist.
- Endgeld. Bildet eine Kommunikationsschnittstelle mit externen Geräten wie einem PC oder Telefonladegerät.
- Funkmodule.
- Tastatur.
- Anzeige.
- Lautsprecher.
- Mikrofon.
- Kameramodul.
- Wechselspeicher.
- Sim-Karte.
Einige Unternehmen verwenden zwei Mikrofone. Einer wird benötigt, um externes Rauschen zu unterdrücken. Außerdem werden manchmal zwei Lautsprecher verwendet: einer für Telefongespräche, der andere zum Abspielen von Musik.
Das Funktionsprinzip von Mobilgeräten in einem Mobilfunknetz
Mobiltelefone arbeiten im GSM-Netz auf vier Frequenzen:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
Der Systemstandard umfasst drei Hauptkomponenten:
- Basisstations-Subsystem (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Service and Management Center (OMC).
Das Gerät interagiert mit Basisstationen (Türmen). Nach dem Einsch alten beginnt es, Netzwerke seines Standards zu scannen, die es anhand der Broadcast-Kennung erkennt. Falls verfügbar, wählt das Telefon den Sender mit der höheren Signalstärke. Als nächstes kommt die Authentifizierung. Identifikatoren sind eindeutige SIM-Kartennummern IMSI und Ki. Als nächstes sendet das Authentifizierungszentrum (AuC) eine Zufallszahl an das Gerät, die der Schlüssel für einen speziellen Algorithmus istrechnen. Gleichzeitig führt das System eine solche Berechnung selbst durch. Wenn die Ergebnisse der Basisstation und des Geräts übereinstimmen, ist das Telefon im Netzwerk registriert.
Die eindeutige Kennung für das Gerät ist seine IMEI, die im nichtflüchtigen Speicher abgelegt ist. Diese Nummer wird vom Hersteller festgelegt und ist sein Reisepass. Die ersten acht Stellen der IMEI beinh alten die Gerätebeschreibung, die restlichen sind die Seriennummer mit Prüfziffer.
Nach erfolgreicher Registrierung ist das Telefon bereit, Signale mit Basisstationen auszutauschen. Wie bereits erwähnt, ist die Anordnung von Telefonen von Mobilfunkbetreibern ähnlich dem System von DECT-Geräten, jedoch mit eigenen Unterschieden. Bevor es auf Sendung geht, wird das Mobilfunksignal verschlüsselt und in Segmente von 20 ms unterteilt. Die Verschlüsselung erfolgt gemäß dem EFR-Standardalgorithmus unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels. Und die Antenne wird durch einen Sprachaktivitätsdetektor (VAD) aktiviert, dh wenn eine Person zu sprechen beginnt. Sprachunterbrechungen werden vom Codec unter Verwendung des DTX-Algorithmus gehandhabt. Auf der Empfangsseite wird das Signal auf die gleiche Weise verarbeitet, jedoch in umgekehrter Reihenfolge.
Ladegeräte
Ladegeräte für Mobiltelefone sind ein wichtiger Bestandteil, da sie das Gerät funktionsfähig h alten. Ihr direkter Zweck besteht darin, die Spannung und den Strom des Netzes auf die erforderlichen Werte zu reduzieren und der Batterie zuzuführen. Grundsätzlich beträgt die Ausgangsspannung 5V, der Strom hängt vom Modell und der Kapazität des Akkus ab. Die Ladezeit des Akkus hängt auch von seiner Stärke ab.
Ladegeräte teilen:
- EinTransformator.
- Puls.
Die Ersten haben keine Angst vor Spannungseinbrüchen und haben immer eine große Stromreserve. Ihr Konzept ist sehr einfach. Die Tiefsetzspule wird mit Netzspannung versorgt, die diese auf die gewünschten Werte reduziert. Der Strom von der zweiten Wicklung fließt zur Diodenbrücke, wo der Kondensator installiert ist. Es wirkt als Filter gegen Überspannungen und übernimmt den Überschuss. Als nächstes senkt der Widerstand den Strom und überträgt ihn zur Batterie.
Die Impulsspeichersch altung ist komplexer und besteht aus Dioden und Transistoren.
Unterstützung drahtloser Datenübertragungssysteme
Derzeit gibt es drei Möglichkeiten, Daten zu übertragen:
- Infrarot.
- Bluetooth.
- WLAN.
Das erste hat sich als unwirksam erwiesen, also wird es nicht verwendet. Die letzten beiden sind auf fast allen Geräten implementiert. Bluetooth hat eine geringe Reichweite und wird hauptsächlich dazu verwendet, eine Kommunikationsschnittstelle mit tragbaren Geräten für das Telefon zu organisieren.
Wi-Fi gilt als fortgeschritteneres Format und wird für den Zugriff auf das Internet verwendet. Es sollte beachtet werden, dass es spezielle Software gibt, mit der Sie über das Internet telefonieren können, ohne eine Mobilfunkverbindung zu verwenden. Außerdem können Sie mit dieser Technologie ein lokales Netzwerk organisieren, mit dem sich mehrere Geräte gleichzeitig verbinden und Daten austauschen können.
Sonderzubehör
Hersteller versuchen mit allen Mitteln, Kunden für ihre Produkte zu gewinnen,erweitern daher ständig den Umfang der angebotenen Nomenklatur. Dazu gehören:
- Fälle.
- Glasschutz.
- Tragbare Geräte für das Telefon, z. B. ein Headset.
- Wechseldatenträger.
- Multimedia.
- Intelligente Tools.
- USB-Geräte für Ihr Telefon, z. B. Kabel, Adapter oder Ladegeräte.
Solche Dienstprogramme erweitern die Möglichkeiten von Gadgets erheblich und erleichtern ihren Besitzern das Leben.
Vergleichende Eigenschaften moderner Telefonmodelle
Um zu verstehen, was moderne Telefone sind, müssen Sie ihre Parameter klar sehen. Aber es ist unfair, nur eine Marke zu betrachten. Eine Überprüfung einer Probe ergibt kein vollständiges Bild. Daher wurden zum Vergleich und zur Analyse drei Flaggschiff-Smartphones der Marken Samsung (das Gerät der Telefone dieser Marke unterscheidet sich nicht allzu sehr von anderen), Apple und Xiaomi genommen. Nach Preiskategorie aufgereiht in folgender Reihenfolge:
- Apfel.
- Samsung.
- Xiaomi.
Gemessen am Preis verwendet das iPhone fortschrittliche Technologien mit den höchsten Parametern. Samsung ist jedoch seit 1938 auf dem Markt und hat viel Erfahrung gesammelt. Im Allgemeinen besteht der Zweck des Vergleichs nicht darin, den Gewinner zu ermitteln und die Frage zu beantworten, welches Gerät besser ist - das Gerät von Telefonen auf "Android" oder auf der iOS-Plattform. Die Herausforderung besteht darin, zu zeigen, wie weit die Technologie gekommen ist.
| Parameternamen | Apfel | Summe | Xiaomi |
| Maße, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Gewicht, g | 208 | 201 | 189 |
| Netzwerkunterstützung | Samsung-, Apple- und Xiaomi-Telefone unterstützen 2G-, 3G- und 4G-Netze | ||
| Sim-Karten | 1 ohne Größe | 2 im Nanomaßstab | |
| Anzeigediagonale, Zoll | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Bildschirmauflösung | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI-Dichte | 458 | 516 | 403 |
| Produktionstechnik | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Anzahl der Farben auf dem Bildschirm | 16 Millionen | 17 Millionen | 16,7 Millionen |
| System | iOS | Android | |
| CPU-Hersteller | Apfel | Samsung | Qualcomm |
| CPU-Modell | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Anzahl Kerne | 6 | Es gibt 8 davon im Gerät von Xiaomi- und Samsung-Telefonen in der allgemeinen Konfiguration, 4 für jedes | |
| Frequenz, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Technologie, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Interner Speicher, GB | 256 | 128 | |
| Eingebaute Sensoren |
|
|
|
| Auflösung Rückfahrkamera, MP |
Haupt: 12 MP Auxiliary: 12 MP |
||
| Blendenempfindlichkeit |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.5 |
Main: ƒ/2.4 Auxiliary: ƒ/1.8 |
| Auflösung Frontkamera, MP | 7 | 8 | 5 |
| Blendenempfindlichkeit | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Unterstützt Wireless-Technologie | Bluetooth, WLAN | ||
| Satellitenpositionierung | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Akkukapazität, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Schutzsysteme |
|
Das Samsung-Handy hat nur einen Gesichtsscanner | Xiaomi hat einen Fingerabdruckscanner |
Wie Sie der Tabelle entnehmen können, sind die Spezifikationen und Geräte von Samsung-, Xiaomi- und Apple-Telefonen fast gleich. Dies spricht nur für einen gesunden Wettbewerb und den Wunsch, Ihr Produkt für die Benutzer besser zu machen. Alle Hersteller führen neueste Technologien ein, die nicht stehen bleiben und sich rasant weiterentwickeln.
Schlussfolgerung
Seit dem Erscheinen des ersten Telefons ist nicht viel Zeit vergangen. In dieser Zeit haben sie sich von einem einfachen Satz von Teilen zu intelligenten Geräten entwickelt. Sie vereinen viele Funktionen, die bisher anderen Geräten vorbeh alten waren. Und diese Entwicklung wird weitergehen.
