O telefone mudou muito desde a sua invenção. Hoje nem é o aparelho que simplesmente transmite a voz de uma pessoa para outra a longas distâncias. No mundo moderno, esta é uma ferramenta técnica complexa com inteligência artificial que pode não apenas fazer chamadas e enviar mensagens, mas também reproduzir vídeo e áudio, acessar a Internet, processar grandes quantidades de informações e executar simultaneamente muitas operações e tarefas. O que sabemos sobre como o telefone funciona e como ele funciona? No contexto deste artigo, tentaremos entender essa questão.
O nascimento e evolução do telefone
O fundador do primeiro aparelho para transmissão de informações à distância é considerado Samuel Morse, que inventou o telégrafo e o código Morse.
É difícil chamar este dispositivo de telefone completo, pois as informações foram transmitidas por meio de fechamento de contato e especialmenteO código Morse, como é frequentemente chamado, foi desenvolvido para ele.
Alguns historiadores atribuem a invenção do primeiro telefone a Antonio Meucci, que ele chamou de telefotofone. Ele desenvolveu os desenhos, mas por algum motivo desconhecido não registrou sua criação. Portanto, a patente pertence a Alexander Bell. Seu aparelho estava sem chamada e aparentemente não tinha nada a ver com aparelhos modernos.
O aparelho telefônico era volumoso e inconveniente para as negociações, pesando cerca de oito quilos. No entanto, isso não impediu sua popularização e ampla distribuição em todos os países. No início do século XX, já existiam mais de dez mil estações no mundo. A cada vez, mudanças e melhorias foram feitas em seu design, então um microfone e um alto-falante separados apareceram em seu design.
A construção global de centrais telefônicas automáticas levou à modernização dos aparelhos. Eles conseguiram um fone e um disquete para discar o número do assinante. O mostrador continha números e letras, exceto a letra "З", que se assemelha a um três. Nos telefones fixos de botão, essa numeração foi preservada até hoje. Isso não é feito para enviar mensagens, é mais fácil lembrar o número. Os primeiros dispositivos na Rússia soviética pertenciam a duas empresas: Ericsson e Siemens. Eram telefones sem carregador, operando com o princípio de transmitir e receber impulsos elétricos simples.
Os telefones sem fio surgiram em nosso país na década de 70 do século XXséculo. Eles transmitiam um sinal de rádio para a base, que, por sua vez, se comunicava com outro assinante ao longo da linha por meio de comutadores. Seu nome comercial é "Altai", eles eram um protótipo de comunicações móveis. Tal instalação pesava sete quilos. Não era adequado para transporte, por isso foi equipado com veículos de serviços operacionais. Deixou de existir apenas em 2011.
Na Rússia, a primeira comunicação celular surgiu em 1991, e funcionava de acordo com o padrão NMT. Os primeiros fornecedores de telefones celulares foram Nokia e Motorola. Os preços dos aparelhos eram cósmicos, e apenas pessoas muito ricas podiam comprá-los. O padrão GSM surgiu em 1993 e, tendo derrotado seus concorrentes, se enraizou em muitos países. Ele permite que você implemente muitas funcionalidades, incluindo o envio de mensagens curtas. Inicialmente, eles deveriam ser enviados como notificações de serviço, mas os usuários gostaram tanto da opção que se transformou em um serviço separado das operadoras de celular.
Com o advento da era dos dispositivos portáteis, o dispositivo dos telefones celulares tornou-se cada vez mais complexo, o tamanho e o peso - menos, e as possibilidades - mais. De gigantes de três quilos, eles se tornaram equipamentos de comunicação em miniatura que podem caber facilmente até na mão de uma criança. Com o tempo, o teclado de botão real foi substituído por um virtual na tela sensível ao toque. Câmeras, scanners de impressão digital e muitos outros dispositivos apareceram no painel.
Como funcionam os telefones analógicos
Dispositivo de telefone rotativo e de discagem por toque semelhantes em disponibilidadeblocos compostos, mas difere no princípio de operação. As unidades incluem os seguintes módulos:
- Aparelho com microfone e alto-falante.
- Telefone.
- Chamador.
- Unidade de discagem.
- Transformador.
- Alavanca.
- Capacitor de separação.
- Módulo RF (estações portáteis).
A chave de alavanca é responsável por conectar o dispositivo à linha do assinante. No aparelho de telefone sem fio, a conexão está condicionada à ligação do monofone.
Microfone converte ondas sonoras em sinais elétricos. Os dispositivos são divididos em eletrodinâmicos, capacitores, carvão, eletromagnéticos e piezoelétricos. Eles também são divididos em ativos e passivos. Os ativos formam um impulso eletromagnético do som, os passivos alteram os parâmetros de outros nós, principalmente capacitância e resistência. Este último requer uma fonte de alimentação adicional.
O telefone traduz os impulsos elétricos em som. A corrente elétrica que flui através das bobinas forma um campo magnético alternado, que faz com que a membrana do alto-falante vibre. Dispositivos eletrodinâmicos e eletromagnéticos usam um sistema magnético diferencial, dispositivos piezoelétricos deformam os elementos da membrana das fontes de frequência sonora associadas a ele.
A unidade de chamada pode ser de indução e eletrônica. Necessário para notificar o assinante de uma chamada recebida. A primeira, com a ajuda da corrente que flui nas bobinas, faz o percutor vibrar e bater nos copos de toque. A unidade eletrônica processainformações sobre o sinal de entrada e o redireciona para um alto-falante comum na forma de pulsos de uma determinada frequência, que é chamado de toque.
O módulo RF está presente apenas na unidade de telefone sem fio. Ele foi projetado para trocar informações entre o telefone e o receptor por meio de sinais de rádio.
O transformador conecta os nós falantes individuais entre si. Também elimina o efeito do eco local no monofone e é responsável pela correspondência com a impedância da linha.
Um capacitor de desacoplamento é necessário para conectar o telefone à linha no modo de receber um sinal de entrada e aguardar um de saída. Suporta alta resistência a grandes tensões de entrada e baixa resistência a pequenas tensões de entrada.
O discador é de pulso (disco) e eletrônico (botão). Na primeira variante, a roda mecânica, girando, fecha os contatos e envia sinais para a central telefônica automática. Seu número corresponde a um número específico do número do assinante. Os eletrônicos funcionam por meio de circuitos integrados que geram pulsos artificialmente usando relés de estado sólido e os enviam para o receptor da estação. Os PBXs modernos ainda mantêm esse método de chamar um assinante, mas com mais frequência usam discagem por tom. Dispositivos modernos também suportam telefonia IP. O princípio de operação da discagem por tom é gerar sinais de curto prazo de frequências predefinidas, cada valor correspondendo a um determinado número do número. O dispositivo para conectar um telefone via protocolo IP envolve o uso de um servidor de um provedor por meio de um canal de Internet dedicado a partir do qual é feita uma chamada. Os dispositivos móveis enviam sinais de rádio de uma determinada frequência para o sistema de comunicação das torres de celular.
Princípio de funcionamento dos dispositivos em redes cabeadas
Para entender completamente o telefone celular, você precisa saber como funciona o sistema de PABX analógico. Embora os telefones celulares sejam estruturas digitais complexas com circuitos integrados, eles operam com o princípio básico dos telefones fixos convencionais.
Cada prestador de serviços atribui números de identificação únicos aos seus clientes, distinguindo-os uns dos outros. Nesse caso, isso é chamado de número do assinante ou ponto de conexão ao qual os fios se encaixam. Quando o PABX envia um sinal, o telefone está no estado desligado, ou seja, o fone está na máquina e o gancho está na posição aberta. Quando uma chamada é recebida da linha, a corrente passa pelo enrolamento primário, fazendo com que o came vibre e bata os copos. Nos sistemas eletrônicos, isso acontece de forma diferente, o sinal é enviado para um alto-falante externo e na saída ouvimos uma melodia ou canto de pássaros, por exemplo. Depois que o assinante pega o telefone, o módulo de chamada e o circuito de discagem se fecham e a recepção se abre usando o relé.
A chamada para outro usuário ocorre na ordem inversa. Uma pessoa pega o telefone, que fecha um circuito e desconecta outro. A chamada é feita no módulo de discagem enviando pulsos ou sinais para os dispositivos de comutação da estação. Ela, por sua vez, reconhece os números, combinando-os em um único número, redireciona paraponto desejado.
A transmissão de voz em sistemas analógicos ocorre devido à vibração da membrana do microfone. No carvão, cria uma vedação, que causa uma perturbação no campo magnético da bobina. Essa oscilação gera um pulso que envia para outro receptor.
Projeto esquemático de telefones celulares
O aparelho celular deve ser destacado em uma categoria à parte, pois em sua execução se assemelha a um sistema DECT, mas com algumas diferenças. Ele também transmite um sinal de rádio para o receptor, mas primeiro ele é criptografado. Usa suas próprias frequências e canais para o trabalho. Mas apresentar um gadget móvel como um telefone não é totalmente correto. Há muito tempo é um dispositivo multifuncional.
Se falarmos de desempenho externo, deve-se observar o seguinte:
- Fator de forma. Pode ser um corpo dobrável ou deslizante.
- Câmera.
- Microfone.
- Alto-falante.
- Tela.
- Teclado.
- Conector USB.
- Bateria.
- Carregadores para celulares.
- Cartão SIM.
Muitos gadgets são complementados com vários acessórios, o que expande seu escopo. O diagrama esquemático do dispositivo interno é mostrado na figura abaixo.
Apesar disso, o aparelho trabalha exclusivamente com sinais de rádio analógicos, todos os processos nele contidos são totalmente digitalizados. Seu chip inclui blocos analógicos e digitais.
Módulo analógico
Inclui um meio de receber e transmitir sinais. Usualmentelocalizado separadamente do nó digital. De acordo com seu desempenho, assemelha-se a um radiotelefone, mas opera de acordo com o padrão GSM. O receptor e o transmissor não funcionam de forma síncrona, o sinal é enviado com um atraso de 1/8. Isso permite que você economize energia da bateria e integre o amplificador com um mixer. Como o aparelho nunca funciona para receber e transmitir ao mesmo tempo, é uma espécie de switch que alterna a antena de um modo para outro.
Na recepção, após passar pelo filtro de canal, o sinal é amplificado pelo LNA e enviado ao mixer. Ele é então demodulado e enviado para um conversor analógico-digital, que o converte no sinal digital necessário para alimentar a CPU.
Na transmissão, um gerador lógico modula os dados digitais em um sinal. Além disso, através do mixer, ele entra no sintetizador de frequência, após o qual passa para o filtro de canal e amplifica. Apenas um sinal de força suficiente é alimentado à antena, de onde vai para o espaço.
Módulo digital
O principal elemento e o cérebro de todo o sistema é o processador central, que processa todas as informações recebidas. O chipset do microcircuito é usado de forma semelhante ao de um computador, mas em termos de desempenho e potência não pode competir com ele. Além da CPU, esta unidade inclui:
- Um conversor analógico para digital que converte sinais de microfone analógico em dados digitais.
- Codificador e decodificador de voz e canal.
- Conversor digital para analógico.
- Decodificador ecodificador.
- Detetor de atividade de fala. Permite que os nós operem apenas quando a fala do chamador estiver presente.
- Fundos do terminal. Forma uma interface de comunicação com dispositivos externos, como um PC ou carregador de telefone.
- Módulos sem fio.
- Teclado.
- Exibir.
- Alto-falante.
- Microfone.
- Módulo de câmera.
- Armazenamento removível.
- Cartão SIM.
Algumas empresas usam dois microfones. Um é necessário para suprimir o ruído externo. Além disso, às vezes são usados dois alto-falantes: um para conversas telefônicas e outro para tocar música.
O princípio de funcionamento de dispositivos móveis em uma rede celular
Os telefones celulares operam na rede GSM em quatro frequências:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
O padrão do sistema inclui três componentes principais:
- Base Station Subsystem (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Centro de Atendimento e Gerenciamento (OMC).
O dispositivo interage com as estações base (torres). Depois de ligá-lo, ele começa a escanear as redes de seu padrão, que reconhece pelo identificador de transmissão. Se disponível, o telefone seleciona a estação cuja intensidade do sinal é mais alta. Em seguida vem a autenticação. Os identificadores são números de cartão SIM únicos IMSI e Ki. Em seguida, o centro de autenticação (AuC) envia um número aleatório para o dispositivo, que é a chave para um algoritmo especialInformática. Ao mesmo tempo, o sistema executa esse cálculo por conta própria. Se os resultados da base e do dispositivo corresponderem, o telefone será registrado na rede.
O identificador exclusivo do dispositivo é seu IMEI, que é armazenado em memória não volátil. Este número é definido pelo fabricante e é o seu passaporte. Os primeiros oito dígitos do IMEI incluem a descrição do dispositivo, os restantes são o número de série com um dígito de verificação.
Após o registro bem-sucedido, o telefone está pronto para trocar sinais com as estações base. Como mencionado anteriormente, o arranjo de telefones das operadoras de celular é semelhante ao sistema de dispositivos DECT, mas com suas próprias diferenças. Antes de ir ao ar, o sinal do celular é criptografado e dividido em segmentos de 20 ms. A codificação é realizada de acordo com o algoritmo padrão EFR usando uma chave pública. E a antena é ativada por um detector de atividade de fala (VAD), ou seja, quando uma pessoa começa a falar. A descontinuidade da fala é tratada pelo codec usando o algoritmo DTX. No lado receptor, o sinal é processado da mesma forma, mas na ordem inversa.
Carregadores
Carregadores para celulares são um componente importante, pois mantêm o aparelho funcionando. Seu objetivo direto é reduzir a tensão e a corrente da rede para os valores necessários e fornecê-la à bateria. Basicamente, a tensão de saída é de 5V, a corrente depende do modelo e da capacidade da bateria. O tempo de carregamento da bateria também depende de sua força.
Chargers share:
- Ligadotransformador.
- Pulso.
Os primeiros não têm medo de quedas de tensão e sempre possuem uma grande margem de corrente. O conceito deles é muito simples. A bobina abaixadora é alimentada com tensão de rede, o que a reduz aos valores desejados. A corrente do segundo enrolamento passa para a ponte de diodos, onde o capacitor está instalado. Ele atua como um filtro contra picos de energia e assume o excesso. Em seguida, o resistor diminui a corrente e a transfere para a bateria.
O circuito de memória de pulso é mais complexo e é feito usando diodos e transistores.
Suporte a sistemas de transmissão de dados sem fio
Atualmente, existem três maneiras de transferir dados:
- Infravermelho.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
O primeiro provou ser ineficaz, por isso não é usado. Os dois últimos são implementados em quase todos os dispositivos. O Bluetooth tem um alcance curto e é usado principalmente para organizar uma interface de comunicação com dispositivos portáteis para o telefone.
Wi-Fi é considerado um formato mais avançado e é usado para acessar a Internet. Deve-se notar que existem softwares especiais que permitem fazer chamadas pela Internet sem usar uma conexão celular. Além disso, usando essa tecnologia, você pode organizar uma rede local à qual vários dispositivos podem se conectar ao mesmo tempo e trocar dados.
Acessórios opcionais
As empresas de manufatura estão tentando de todas as formas possíveis atrair clientes para seus produtos,portanto, expanda constantemente o alcance da nomenclatura oferecida. Isso inclui:
- Casos.
- Proteção de vidro.
- Dispositivos portáteis para o telefone, como um fone de ouvido.
- Unidades removíveis.
- Multimídia.
- Ferramentas inteligentes.
- Dispositivos USB para seu telefone, como cabos, adaptadores ou carregadores.
Esses utilitários expandem muito os recursos dos gadgets e facilitam a vida de seus proprietários.
Características comparativas de modelos de telefones modernos
Para entender o que são os telefones modernos, você precisa ver seus parâmetros claramente. Mas considerar uma marca é injusto. Uma revisão de uma amostra não fornecerá uma imagem completa; portanto, para comparação e análise, três smartphones emblemáticos das marcas Samsung (o dispositivo de telefones desta marca não é muito diferente dos outros), Apple e Xiaomi. Por categoria de preço, eles se alinharam na seguinte ordem:
- Maçã.
- Samsung.
- Xiaomi.
A julgar pelo preço, o iPhone utiliza tecnologias avançadas que possuem os mais altos parâmetros. No entanto, a Samsung está no mercado desde 1938 e acumulou muita experiência. Em geral, o objetivo da comparação não é identificar o vencedor e responder à pergunta de qual é melhor - o dispositivo de telefones no "Android" ou na plataforma iOS. O desafio é mostrar o quão alto a tecnologia chegou.
| Nomes de parâmetros | Maçã | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensões, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Peso, g | 208 | 201 | 189 |
| Suporte de rede | Os telefones Samsung, Apple e Xiaomi suportam redes 2G, 3G, 4G | ||
| Cartões SIM | 1 sem tamanho | 2 nanoescala | |
| Tamanho da tela diagonal, polegadas | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Resolução da tela | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI densidade | 458 | 516 | 403 |
| Tecnologia de produção | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Número de cores na tela | 16 milhões | 17 milhões | 16,7 milhões |
| Sistema | iOS | Android | |
| fabricante da CPU | Maçã | Samsung | Qualcomm |
| modelo de CPU | A12 Biônico | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Número de núcleos | 6 | Existem 8 deles no dispositivo dos telefones Xiaomi e Samsung na configuração geral, 4 para cada | |
| Frequência, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Tecnologia, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Memória interna, GB | 256 | 128 | |
| Sensores embutidos |
|
|
|
| Resolução da câmera traseira, MP |
Main: 12 MP Auxiliar: 12 MP |
||
| Sensibilidade de abertura |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1.8 |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1.5 |
Principal: ƒ/2.4 Auxiliar: ƒ/1.8 |
| Resolução da câmera frontal, MP | 7 | 8 | 5 |
| Sensibilidade de abertura | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Suporta tecnologia sem fio | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Posicionamento por Satélite | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Capacidade da bateria, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Sistemas de proteção |
|
O telefone Samsung tem apenas um scanner de rosto | Xiaomi tem um scanner de impressão digital |
Como você pode ver na tabela, as especificações e dispositivos dos telefones Samsung, Xiaomi e Apple são quase os mesmos. Isso só fala de uma competição saudável e do desejo de tornar seu produto melhor para os usuários. Todos os fabricantes estão introduzindo as mais recentes tecnologias que não param e estão se desenvolvendo rapidamente.
Conclusão
Não se passou muito tempo desde o aparecimento do primeiro telefone. Durante esse período, eles evoluíram de um simples conjunto de peças para dispositivos inteligentes. Eles combinam muitas funções que foram atribuídas anteriormente a outros dispositivos. E esse desenvolvimento continuará.
