Le téléphone a beaucoup changé depuis son invention. Aujourd'hui, ce n'est même pas l'appareil qui transmet simplement la voix d'une personne à une autre sur de longues distances. Dans le monde moderne, il s'agit d'un outil technique complexe doté d'une intelligence artificielle qui peut non seulement passer des appels et envoyer des messages, mais également lire de la vidéo et de l'audio, accéder à Internet, traiter de grandes quantités d'informations et effectuer simultanément de nombreuses opérations et tâches. Que savons-nous du fonctionnement du téléphone et de son fonctionnement ? Dans le cadre de cet article, nous allons essayer de comprendre ce problème.
La naissance et l'évolution du téléphone
Le fondateur du premier appareil de transmission d'informations à distance est considéré comme Samuel Morse, qui a inventé le télégraphe et le code Morse.
Il est difficile d'appeler cet appareil un téléphone à part entière, car les informations ont été transmises en utilisant la fermeture de contact et spécialementLe code Morse, comme on l'appelle souvent en abrégé, a été développé pour cela.
Certains historiens attribuent l'invention du premier téléphone à Antonio Meucci, qu'il appela le téléphotophone. Il a développé les dessins, mais pour une raison inconnue n'a pas enregistré sa création. Par conséquent, le brevet appartient à Alexander Bell. Son appareil était sans appel et n'avait apparemment rien à voir avec les appareils modernes.
L'appareil téléphonique était encombrant et peu pratique pour les négociations, pesant environ huit kilogrammes. Cependant, cela n'a pas empêché sa vulgarisation et sa large diffusion dans tous les pays. Au début du XXe siècle, il y avait déjà plus de dix mille stations dans le monde. À chaque fois, des modifications et des améliorations ont été apportées à sa conception, de sorte qu'un microphone et un haut-parleur distincts sont apparus dans sa conception.
La construction mondiale des centraux téléphoniques automatiques a conduit à la modernisation des appareils. Ils ont obtenu un combiné et un disque pour composer le numéro de l'abonné. Le cadran contenait des chiffres et des lettres, à l'exception de la lettre "З", car elle ressemble à un trois. Sur les téléphones fixes à bouton-poussoir, cette numérotation est conservée à ce jour. Ce n'est pas du tout fait pour envoyer des messages, c'est plus facile de retenir le numéro. Les premiers appareils en Russie soviétique appartenaient à deux sociétés: Ericsson et Siemens. Il s'agissait de téléphones sans chargeur, fonctionnant sur le principe de l'émission et de la réception d'impulsions électriques simples.
Les téléphones sans fil sont apparus dans notre pays dans les années 70 du XXesiècle. Ils ont transmis un signal radio à la base, qui, à son tour, a communiqué avec un autre abonné le long de la ligne via des commutateurs. Leur nom commercial est "Altai", ils étaient un prototype de communications mobiles. Une telle installation pesait sept kilogrammes. Il n'était pas adapté au transport, il était donc équipé de véhicules de services opérationnels. A cessé d'exister seulement en 2011.
En Russie, la première communication cellulaire est apparue en 1991 et fonctionnait selon la norme NMT. Les premiers fournisseurs de téléphones mobiles ont été Nokia et Motorola. Les prix des appareils étaient cosmiques et seules les personnes très riches pouvaient se les offrir. La norme GSM est apparue en 1993 et, après avoir vaincu ses concurrents, s'est implantée dans de nombreux pays. Il vous permet de mettre en œuvre de nombreuses fonctionnalités, notamment l'envoi de messages courts. Initialement, ils étaient censés être envoyés en tant que notifications de service, mais les utilisateurs ont tellement aimé l'option qu'elle s'est transformée en un service distinct des opérateurs mobiles.
Avec l'avènement de l'ère des appareils portables, l'appareil des téléphones mobiles est devenu de plus en plus complexe, la taille et le poids - moins, et les possibilités - plus. De géants de trois kilogrammes, ils sont devenus des équipements de communication miniatures qui peuvent facilement tenir même dans la main d'un enfant. Au fil du temps, le véritable clavier à boutons-poussoirs a été remplacé par un clavier virtuel sur l'écran tactile. Des appareils photo, des scanners d'empreintes digitales et de nombreux autres appareils sont apparus sur le panneau.
Comment fonctionnent les téléphones analogiques
Appareil téléphonique à cadran rotatif et tactile similaire en disponibilitéblocs composites, mais diffère dans le principe de fonctionnement. Les unités incluent les modules suivants:
- Combiné avec microphone et haut-parleur.
- Téléphone.
- Appelant.
- Unité de numérotation.
- Transformateur.
- Interrupteur à levier.
- Condensateur de séparation.
- Module RF (stations portables).
L'interrupteur à levier est responsable de la connexion de l'appareil à la ligne d'abonné. Dans le téléphone sans fil, la connexion dépend de la mise sous tension du combiné.
Microphone convertit les ondes sonores en signaux électriques. Les appareils sont divisés en électrodynamique, condensateur, charbon, électromagnétique et piézoélectrique. Ils sont également divisés en actifs et passifs. Les actifs forment une impulsion électromagnétique à partir du son, les passifs modifient les paramètres des autres nœuds, principalement la capacité et la résistance. Ces derniers nécessitent une alimentation supplémentaire.
Le téléphone traduit les impulsions électriques en son. Le courant électrique circulant dans les bobines forme un champ magnétique alternatif qui fait vibrer la membrane du haut-parleur. Les dispositifs électrodynamiques et électromagnétiques utilisent un système magnétique différentiel, les dispositifs piézoélectriques déforment les éléments de la membrane des sources de fréquences sonores qui lui sont associées.
L'unité d'appel peut être à induction et électronique. Nécessaire pour informer l'abonné d'un appel entrant. Le premier, à l'aide du courant circulant dans les bobines, fait vibrer le percuteur et frapper les coupelles qui sonnent. L'unité électronique traiteinformations sur le signal entrant et le redirige vers un haut-parleur commun sous la forme d'impulsions d'une fréquence donnée, appelée sonnerie.
Le module RF n'est présent que dans le téléphone sans fil. Il est conçu pour échanger des informations entre le téléphone et le récepteur via des signaux radio.
Le transformateur relie les nœuds parlants individuels les uns aux autres. Élimine également l'effet de l'écho local dans le combiné et est responsable de la correspondance avec l'impédance de la ligne.
Un condensateur de découplage est nécessaire pour connecter le téléphone à la ligne en mode de réception d'un signal entrant et en attente d'un signal sortant. Prend en charge une haute résistance à une grande tension d'entrée et une faible résistance à une petite tension d'entrée.
Le composeur est à impulsions (disque) et électronique (bouton). Dans la première variante, la roue mécanique, en tournant, ferme les contacts et envoie des signaux au central téléphonique automatique. Leur numéro correspond à un numéro précis du numéro de l'abonné. Les électroniques fonctionnent à travers des circuits intégrés qui génèrent artificiellement des impulsions à l'aide de relais à semi-conducteurs et les envoient au récepteur de la station. Les PBX modernes conservent toujours cette méthode d'appel d'un abonné, mais utilisent plus souvent la numérotation par tonalité. Les appareils modernes prennent également en charge la téléphonie IP. Le principe de fonctionnement de la numérotation par tonalité est de générer des signaux à court terme de fréquences prédéfinies, dont chaque valeur correspond à un certain nombre du nombre. Le dispositif de connexion d'un téléphone via le protocole IP implique l'utilisation d'un serveur d'un fournisseur via un canal Internet dédié à partir duquel un appel est effectué. Les appareils mobiles envoient des signaux radio d'une fréquence donnée au système de communication des antennes relais.
Le principe de fonctionnement des appareils dans les réseaux câblés
Pour bien comprendre le téléphone mobile, vous devez savoir comment fonctionne le système PBX analogique. Bien que les téléphones portables soient des structures numériques complexes avec des circuits intégrés, ils fonctionnent sur le principe de base des téléphones fixes conventionnels.
Chaque fournisseur de services attribue des numéros d'identification uniques à ses clients par lesquels il les distingue les uns des autres. Dans ce cas, cela s'appelle le numéro de l'abonné ou du point de connexion auquel les fils correspondent. Lorsque le PBX envoie un signal, le téléphone est à l'état désactivé, c'est-à-dire que le combiné est sur la machine et que le crochet commutateur est en position ouverte. Lorsqu'un appel est reçu de la ligne, le courant traverse l'enroulement primaire, faisant vibrer la came et battre les coupelles. Dans les systèmes électroniques, cela se passe différemment, le signal est envoyé à un haut-parleur externe, et à la sortie on entend une mélodie ou un chant d'oiseau, par exemple. Une fois que l'abonné a décroché le téléphone, le module d'appel et le circuit de numérotation se ferment et la réception s'ouvre à l'aide du relais.
L'appel à un autre utilisateur se produit dans l'ordre inverse. Une personne décroche le téléphone, ce qui ferme un circuit et en déconnecte un autre. L'appel est effectué dans le module de numérotation en envoyant des impulsions ou des signaux aux dispositifs de commutation de la station. Elle, à son tour, reconnaît les numéros, les combine en un seul numéro, redirige verspoint désiré.
La transmission vocale dans les systèmes analogiques est due à la vibration de la membrane du microphone. Dans le charbon, il crée une étanchéité, ce qui provoque une perturbation du champ magnétique de la bobine. Cette oscillation génère une impulsion qui est envoyée à un autre récepteur.
Conception schématique des téléphones portables
Le téléphone portable doit être distingué dans une catégorie distincte, car dans son exécution, il ressemble à un système DECT, mais avec un certain nombre de différences. Il transmet également un signal radio au récepteur, mais il est d'abord crypté. Utilise ses propres fréquences et canaux pour le travail. Mais présenter un gadget mobile comme un téléphone n'est pas tout à fait correct. C'est depuis longtemps un appareil multifonctionnel.
Si nous parlons de performances externes, il convient de noter ce qui suit:
- Facteur de forme. Il peut s'agir d'un corps pliant ou coulissant.
- Caméra.
- Microphone.
- Haut-parleur.
- Écran.
- Clavier.
- Connecteur USB.
- Batterie.
- Chargeurs pour téléphones mobiles.
- Carte SIM.
De nombreux gadgets sont complétés par divers accessoires, ce qui élargit leur portée. Le schéma de principe du dispositif interne est illustré dans la figure ci-dessous.
Malgré cela, l'appareil fonctionne exclusivement avec des signaux radio analogiques, tous les processus qu'il contient sont entièrement numérisés. Sa puce comprend des blocs analogiques et numériques.
Module analogique
Il comprend un moyen de recevoir et de transmettre des signaux. Généralementsitué séparément du nœud numérique. Selon ses performances, il ressemble à un radiotéléphone, mais fonctionne selon la norme GSM. Le récepteur et l'émetteur ne fonctionnent pas de manière synchrone, le signal est envoyé avec un retard de 1/8. Cela vous permet d'économiser la batterie et d'intégrer l'amplificateur à une table de mixage. Étant donné que l'appareil ne fonctionne jamais pour recevoir et transmettre en même temps, c'est une sorte de commutateur qui fait passer l'antenne d'un mode à l'autre.
À la réception, après avoir traversé le filtre de canal, le signal est amplifié par le LNA et envoyé au mélangeur. Il est ensuite démodulé et envoyé à un convertisseur analogique-numérique, qui le convertit en signal numérique nécessaire pour alimenter le processeur.
Lors de la transmission, un générateur logique module les données numériques en un signal. De plus, à travers le mélangeur, il entre dans le synthétiseur de fréquence, après quoi il passe au filtre de canal et amplifié. Seul un signal d'une force suffisante est envoyé à l'antenne, d'où il va dans l'espace.
Module numérique
L'élément principal et le cerveau de l'ensemble du système est le processeur central, qui traite toutes les informations entrantes. Le chipset du microcircuit est utilisé de manière similaire à celui d'un ordinateur, mais en termes de performances et de puissance, il ne peut pas rivaliser avec lui. En plus du processeur, cet appareil comprend:
- Un convertisseur analogique-numérique qui convertit les signaux de microphone analogiques en données numériques.
- Encodeur et décodeur de voix et de canal.
- Convertisseur numérique-analogique.
- Décodeur etencodeur.
- Détecteur d'activité vocale. Permet aux nœuds de fonctionner uniquement lorsque la voix de l'appelant est présente.
- Fonds terminaux. Forme une interface de communication avec des périphériques externes tels qu'un PC ou un chargeur de téléphone.
- Modules sans fil.
- Clavier.
- Affichage.
- Haut-parleur.
- Microphone.
- Module caméra.
- Stockage amovible.
- Carte SIM.
Certaines entreprises utilisent deux microphones. Il en faut un pour supprimer le bruit extérieur. De plus, parfois, deux haut-parleurs sont utilisés: l'un pour les conversations téléphoniques, l'autre pour écouter de la musique.
Le principe de fonctionnement des appareils mobiles dans un réseau cellulaire
Les téléphones portables fonctionnent sur le réseau GSM sur quatre fréquences:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
La norme système comprend trois composants principaux:
- Sous-système de station de base (BSS).
- Sous-système de commutation de commutation (NSS).
- Service and Management Center (OMC).
L'appareil interagit avec les stations de base (tours). Après l'avoir allumé, il commence à scanner les réseaux de sa norme, qu'il reconnaît par l'identifiant de diffusion. Si disponible, le téléphone sélectionne la station dont la force du signal est la plus élevée. Vient ensuite l'authentification. Les identifiants sont des numéros de carte SIM uniques IMSI et Ki. Ensuite, le centre d'authentification (AuC) envoie un nombre aléatoire à l'appareil, qui est la clé d'un algorithme spéciall'informatique. Dans le même temps, le système effectue lui-même un tel calcul. Si les résultats de la base et de l'appareil correspondent, le téléphone est enregistré sur le réseau.
L'identifiant unique de l'appareil est son IMEI, qui est stocké dans une mémoire non volatile. Ce numéro est fixé par le fabricant et constitue son passeport. Les huit premiers chiffres de l'IMEI incluent la description de l'appareil, les autres sont le numéro de série avec un chiffre de contrôle.
Une fois l'enregistrement réussi, le téléphone est prêt à échanger des signaux avec les stations de base. Comme mentionné précédemment, la disposition des téléphones des opérateurs cellulaires est similaire au système des appareils DECT, mais avec ses propres différences. Avant de passer à l'antenne, le signal mobile est crypté et divisé en segments de 20 ms. L'encodage est effectué selon l'algorithme standard EFR à l'aide d'une clé publique. Et l'antenne est activée par un détecteur d'activité vocale (VAD), c'est-à-dire lorsqu'une personne commence à parler. La discontinuité de la parole est gérée par le codec à l'aide de l'algorithme DTX. Côté réception, le signal est traité de la même manière, mais dans l'ordre inverse.
Chargeurs
Les chargeurs pour téléphones portables sont un élément important, car ils assurent le fonctionnement de l'appareil. Leur objectif direct est de réduire la tension et le courant du secteur aux valeurs requises et de les fournir à la batterie. En gros, la tension de sortie est de 5V, le courant dépend du modèle et de la capacité de la batterie. Le temps de charge de la batterie dépend également de sa puissance.
Partage des chargeurs:
- Activétransformateur.
- Impulsion.
Les premiers ne craignent pas les chutes de tension et ont toujours une grande marge de courant. Leur concept est très simple. La bobine abaisseur est alimentée en tension secteur, ce qui la ramène aux valeurs souhaitées. Le courant du deuxième enroulement passe au pont de diodes, où le condensateur est installé. Il agit comme un filtre contre les surtensions et prend en charge l'excédent. Ensuite, la résistance diminue le courant et le transfère à la batterie.
Le circuit de mémoire d'impulsions est plus complexe et est réalisé à l'aide de diodes et de transistors.
Prise en charge des systèmes de transmission de données sans fil
Actuellement, il existe trois façons de transférer des données:
- Infrarouge.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Le premier s'est avéré inefficace, il n'est donc pas utilisé. Les deux derniers sont implémentés sur presque tous les appareils. Bluetooth a une courte portée et est principalement utilisé dans le but d'organiser une interface de communication avec des appareils portables pour le téléphone.
Wi-Fi est considéré comme un format plus avancé et est utilisé pour accéder à Internet. Il convient de noter qu'il existe des logiciels spéciaux qui vous permettent de passer des appels via Internet sans utiliser de connexion cellulaire. De plus, grâce à cette technologie, vous pouvez organiser un réseau local auquel plusieurs appareils peuvent se connecter simultanément et échanger des données.
Accessoires optionnels
Les entreprises manufacturières essaient par tous les moyens d'attirer les clients vers leurs produits,élargissent donc constamment la gamme de la nomenclature proposée. Cela inclut:
- Cas.
- Protection du verre.
- Appareils portables pour le téléphone, comme un casque.
- Disques amovibles.
- Multimédia.
- Outils intelligents.
- Périphériques USB pour votre téléphone, tels que des câbles, des adaptateurs ou des chargeurs.
De tels utilitaires étendent considérablement les capacités des gadgets et facilitent la vie de leurs propriétaires.
Caractéristiques comparatives des modèles de téléphones modernes
Pour comprendre ce que sont les téléphones modernes, vous devez voir clairement leurs paramètres. Mais considérer une seule marque est injuste. L'examen d'un échantillon ne donnera pas une image complète, par conséquent, à des fins de comparaison et d'analyse, trois smartphones phares des marques Samsung (l'appareil des téléphones de cette marque n'est pas trop différent des autres), Apple et Xiaomi ont été pris. Par catégorie de prix, ils se sont alignés dans l'ordre suivant:
- Pomme.
- Samsung.
- Xiaomi.
A en juger par le prix, l'iPhone utilise des technologies avancées qui ont les paramètres les plus élevés. Cependant, Samsung est sur le marché depuis 1938 et a accumulé beaucoup d'expérience. En général, le but de la comparaison n'est pas d'identifier le gagnant et de répondre à la question de savoir lequel est le meilleur - l'appareil de téléphones sur "Android" ou sur la plate-forme iOS. Le défi consiste à montrer à quel point la technologie est arrivée.
| Noms des paramètres | Pomme | Sumsung | Xiaomi |
| Dimensions, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Poids, g | 208 | 201 | 189 |
| Support réseau | Les téléphones Samsung, Apple et Xiaomi prennent en charge les réseaux 2G, 3G, 4G | ||
| Cartes SIM | 1 non dimensionné | 2 à l'échelle nanométrique | |
| Taille d'affichage diagonale, pouces | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Résolution d'écran | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| Densité PPP | 458 | 516 | 403 |
| Technologie de production | OLED | Super AMOLED | IPS |
| Nombre de couleurs à l'écran | 16 millions | 17 millions | 16,7 millions |
| Système | iOS | Android | |
| Fabricant du processeur | Pomme | Samsung | Qualcomm |
| Modèle de processeur | A12 Bionic | Exynos 9810 | Muflier 845 |
| Nombre de cœurs | 6 | Il y en a 8 dans l'appareil des téléphones Xiaomi et Samsung dans la configuration générale, 4 pour chacun | |
| Fréquence, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Technologie, nm | 7 | 10 | |
| RAM, Go | 4 | 6 | |
| Mémoire interne, Go | 256 | 128 | |
| Capteurs intégrés |
|
|
|
| Résolution de la caméra arrière, MP |
Principal: 12 MP Auxiliaire: 12 MP |
||
| Sensibilité d'ouverture |
Principale: ƒ/2.4 Auxiliaire: ƒ/1.8 |
Principale: ƒ/2.4 Auxiliaire: ƒ/1.5 |
Principale: ƒ/2.4 Auxiliaire: ƒ/1.8 |
| Résolution de la caméra frontale, MP | 7 | 8 | 5 |
| Sensibilité d'ouverture | ƒ/2.2 | ƒ/1.7 | ƒ/1.7 |
| Prend en charge la technologie sans fil | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Positionnement par satellite | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Capacité de la batterie, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Systèmes de protection |
|
Le téléphone Samsung n'a qu'un scanner de visage | Xiaomi a un scanner d'empreintes digitales |
Comme vous pouvez le voir dans le tableau, les spécifications et les appareils des téléphones Samsung, Xiaomi et Apple sont presque les mêmes. Cela ne parle que d'une saine concurrence et du désir d'améliorer votre produit pour les utilisateurs. Tous les fabricants introduisent les dernières technologies qui ne s'arrêtent pas et se développent rapidement.
Conclusion
Peu de temps s'est écoulé depuis l'apparition du premier téléphone. Au cours de cette période, ils sont passés d'un simple ensemble de pièces à des appareils intelligents. Ils combinent de nombreuses fonctions qui étaient auparavant attribuées à d'autres appareils. Et ce développement va se poursuivre.
