Типы сотовых телефонов. Виды телефонов: история создания, описание и классификация

Как создают телефоны?

Ещё три десятка лет назад мобильный телефон был фантасткой для массового потребителя. А двадцать лет назад - недопустимой роскошью. Сегодня это настолько же обычный предмет, как и зубная щётка. В статье описан процесс создания этого незаменимого, теперь, предмета человеческого быта.

Создание мобильных телефонов

Всё начинается, конечно, не с конвейера. И даже не с кабинета инженеров. Сегодня первые, кто приступают к созданию нового телефона - дизайнеры. До того, как он отправится в массовое производство, телефону предстоит пройти несколько этапов, общих практически для всех фирм-разработчиков.

Приблизительно так выглядит сегодня создание каждого нового мобильного телефона. Само же производство - процесс чрезвычайно сложный и полностью автоматизированный. Дело в том, что сегодня электронные платы мобильного телефона - детали крайне мелкие. И собрать их способен только автомат.

Производители мобильных телефонов

Производителей мобильных телефонов великое множество, и список всё время меняется. Кто-то уходит с рынка, кто-то наоборот - появляется.

Доброго времени суток, дорогой читатель! Мужской журнал 18+ рад вновь приветствовать Вас. Сегодня, мы продолжим наш разговор о том, что находится внутри наших смартфонов и планшетов. В прошлый раз, мы с вами остановились на том, что обсудили экран нашего, условного смартфона. В этой части мы залезем внутрь нашего устройства: рассмотрим батарейку, поговорим о камерах, кардридерах и радиомодулях, а так же о многом другом. Поехали!

Снимаем заднюю крышку телефона

На задней панели мы можем видеть камеру , опционально вспышку, и прорезь для динамика (aka громкоговорителя).

Про камеры. У них существует великое множество параметров, которыми можно охарактеризовать камеру. Для нас же интересны только два из них: фиксированность фокуса и разрешение матрицы . Фокус у камер бывает фиксированный и нефиксированный. Фиксированный фокус – это когда камера всегда фокусируется в одну точку, вне зависимости от внешних условий. Нефиксированный фокус (aka плавающий) – это когда камера может фокусироваться в любую точку (естественно в рамках угла, который камерой охватывается).

Следующий пункт, то есть разрешение матрицы , требует некоторого отступления. Как работает камера? Свет, через диафрагму и энное количество линз проникает в основную часть камеры, в которой этот самый свет падает на светочувствительную матрицу. Матрица воспринимает этот свет сенсорами, и кодирует его в читаемые для электроники данные. И вот мы получили нашу цифровую фотографию. Матрица в свою очередь представляет из себя огромное количество сенсоров, которые способны воспринимать свет. Чем больше этих сенсоров, тем выше качество цифровой фотографии.

Разрешение матрицы показывает нам количество этих самых сенсоров. Измеряется в пикселях (Px), в случае с камерами мегапикселях (mPx). Как уже было сказано выше, чем их больше, тем картинка лучше и детальнее. К слову, интерполяция (то есть добавление пикселей на этапе пост обработки) не увеличивает количество деталей, а лишь сглаживает углы.

И вот, мы наконец снимаем заднюю крышку нашего телефона. Нашему взору предстают слоты для симок и карт памяти, а так же батарейка (aka аккумулятор).

Остановимся по подробнее на батарейке

Батарейка имеет два основных параметра, выдаваемое напряжение (V – вольты ), которое батарейка выдаёт, и ток (A – амперы ). Время автономной работы зависит от тока (хотя вообще от мощности, но, так как на практически всех батарейках сейчас один и тот же уровень напряжение, то его просто не учитывают). Ток на батарейках измеряется не просто в амперах, а в ампер часах. Чем этих самых ампер часов больше, тем дольше ваш девайс будет работать без дозарядки.

Снимаем заднюю панель

И вот, насмотревшись на батарейку и слоты для всякой мелочи, и так же взяв фигурную отвёртку и медиатор у друга-гитариста, мы снимаем заднюю панель нашего смартфона.
Нашему взору предстало великое множество разных проводов, контактов, шлейфов, и маленьких схем и приборов. Весь этот винегрет размещается на зелёной плате из кремния. эта самая зелёная плата называется материнской платой (aka мама, мать etc).
Материнская плата – это по сути дела весь остальной телефон. Здесь происходит всё, что вообще может происходить на вашем устройстве. На материнской плате располагается огромное количество разных элементов, повреждение хотя бы одного из которых приведёт ваше устройство в полную негодность.

Копаемся в материнской плате

Давайте рассмотрим, что находится на материнской плате, и что за что отвечает. От материнской платы идёт несколько шлейфов (обычно 3), шлейф камеры, шлейф экрана и шлейф тача (см. часть 1). Эти шлейфы несут в себе функцию передачи данных от модуля камеры, экрана, и тача к программной составляющей девайса. Стоит отметить, что некоторые проблемы, связанные с камерой или экраном могут решаться банальным отсоединением и присоединением шлейфа к модулю, в котором есть неполадки.

Характеристик у всего этого добра навалом, но большинство из них нужны только технарям и прочим заинтересованным. Нам же нужно знать следующее:

Во-первых, чем выше версия Bluetooth, тем сильнее сигнал, и быстрее скорость передачи данных .

Во-вторых, чем больше пропускная способность Wi-Fi модуля, тем быстрее интернет . Пропускная способность измеряется в битах в секунду (b/s), обычно к этому прибавляется приставка мега (Mb/s).

В-третьих, если модуль сотовой связи может в VCDMA (3G) , а тем более в LTE (4G) , связь будет более качественной и интернет будет быстрее, чем через стандартный GSM протокол.

Подбираемся к самому главному

В прочем, не будем тратить время на всякую мелочёвку, а поговорим о самом главном. На материнской плате располагаются четыре основных элемента, внутренняя память, процессор, оперативная память а так же графическое ядро (иногда идёт в связке с процессором).

– самый главный в этой четвёрке. В процессоре происходят все, нет, ВСЕ операции, которые вы производите на своём устройстве. Более того, процессор управляет даже теми процессами, которые не видны пользователю. Процессор занимается обработкой данных от всех периферийных и центральных устройств, но, процессор не считает графику и графический интерфейс. Процессор имеет тысячу характеристик (да, да, знаю, что повторяюсь), но для нас важны лишь некоторые из них. Важными для нас характеристиками процессора являются: количество ядер и тактовая частота.

Тактовая частота процессора показывает то количество математических операций, которое процессор способен выполнить за одну секунду. Измеряется в гигагерцах (GHz), иногда её пишут в мегагерцах (MHz), а вообще частота в физике измеряется в герцах (Hz), но, это так, к слову.

Про количество ядер стоит сказать отдельно. Примерно до середины 2000-х все процессоры были одноядерными, то есть в корпусе процессора был только один модуль, производящий математические вычисления. В последствии стали появляться многоядерные процессоры, то есть в одном корпусе несколько модулей, которые производят вычисления. Чем больше ядер, тем быстрее.

Графическое ядро занимается тем, что просчитывает графику и графические интерфейсы, а так же регулирует работу экрана устройства. Графическое ядро обладает двумя основными характеристиками: количеством ядер и графической оперативной памятью. Чем больше и того и другого, тем лучше, быстрее и красивее.

Но, перед тем, как двигаться дальше, стоит затронуть тему тепловыделения . Тепловыделение является одним из главных критериев при выборе аппаратуры. «Почему?» – спросите Вы. Вот вам ответ. Во-первых, высокое тепловыделение способно легко превратить ваш девайс в кусок жжёного пластика, или может взорваться батарейка (не прям уж взорваться, как динамит, но, всё равно будет не приятно). Во-вторых, избыточное тепло замедляет работу процессора, графического ядра, да и вообще всего.

Теперь про память

На мобильных устройствах присутствует два вида памяти: постоянная и оперативная.

Умные телефоны ворвались в нашу жизнь совсем недавно. Например, первый iPhone вышел в 2007 году, но без него уже невозможно представить современный мир и культуру. Смартфон – своего рода вершина технической мысли нашей эпохи. Количество инноваций, гениальных идей, инженерных и дизайнерских решений, сосредоточенных внутри этого маленького устройства, превышает мыслимые пределы, поэтому мы коснёмся лишь самых интересных из них.

Сенсорный экран

Наверняка вы застали то время, когда широко были распространены так называемые резистивные сенсорные экраны. Произвести действие было возможно только с помощью стилуса (или ногтя), работал он очень медленно и не реагировал на несколько нажатий подряд. По сути, экран состоял из двух пластин, между которыми оставался зазор. Нажатием стилуса пользователь «продавливал» первый экран, касался второго, за счёт чего в том месте замыкался электрический контакт.

Современные экраны работают по другому принципу и носят название ёмкостных. Функционирование таких приборов становится возможным благодаря способности материалов накапливать электрический заряд, а именно – их электрической ёмкости. Дело в том, что предметы большой ёмкости лучше проводят переменный ток. А чтобы измерить ёмкость предмета, нужно подать на него переменное напряжение и проверить силу тока, которая будет через него протекать.

Они работают так: на стеклянную или пластиковую панель экрана наносится сеткой специальный материал (обычно оксид олова). По углам экрана расположены электроды, которые подают постоянный слабый ток на панель. По краям также находятся датчики, которые регистрируют утечку токов, если к экрану прикасается что-то с большей ёмкостью (у человеческого тела очень большая электроёмкость), чем сама сенсорная панель. Измеряя эту ёмкость, телефон понимает, кто и в каком месте коснулся экрана.Грубо говоря, каждый раз ваш телефон бьёт вас током, чтобы определить силу самого тока, которая будет через вас протекать. Но этот разряд настолько мал, что вы его не чувствуете. Поэтому, кстати, вы не можете печатать через перчатки, так как они – отличный диэлектрик.

Датчик угла наклона

Представьте, что у вас есть тяжёлый шарик, надетый на ось, по которой он может перемещаться вниз и вверх. Если подвесить этот шарик на пружине, то пружина растянется под действием силы тяжести. Но стоит нам положить ось с шариком горизонтально, пружина сожмётся обратно, потому что теперь сила тяжести будет направлена перпендикулярно оси. Иными словами, меняя угол наклона оси, мы будем менять степень растянутости пружины. И наоборот – если измерим эту “растянутость”, то можем узнать величину угла.

Теперь достаточно сделать три оси для каждого направления в пространстве и прописать для них математический угол.

Подобное устройство работает и в наших смартфонах, помогая нам разворачивать экран в зависимости от положения телефона.

SIM-карта или Subscriber Identity Module – модуль идентификации абонента. Внутри SIM-карты находится специализированный компьютер с достаточно сложной функциональностью. Сравнивая электронное содержимое SIM с компьютером (особенно, с карманным), можно найти много одинаковых по функции элементов:

• процессор;
• оперативная память;
• постоянная память для хранения операционной системы;
• память для хранения информации пользователей;
• контроллер ввода-вывода.

Основная задача SIM-карты – идентификация и аутентификация номера в сети. В её файловой системе хранятся секретные ключи, адресная книга, список последних СМС, название оператора,предпочтительные в роуминге сети, а также сети, запрещённые к использованию.

Сегодня мы сделаем вполне себе рабочий, хотя и довольно простой в плане функционала, мобильный телефон.

Вот перечень тех функций, которые будет поддерживать наш телефон:

• - Принимать и делать звонки
• - Принимать и отправлять СМС
• - Хранить записную книжку
• - Показывать время
• - Будить в заданное время

Зачем я делаю этот проект? Отчасти потому что это весело, и отчасти потому что, хотя телефоны и стали за последние 10-15 лет вездесущими, очень малый процент людей догадывается и понимает как они работают, и как они устроены. С виду они кажутся сложными, но на самом деле собираются также как электро чайник или микроволновка. А так как телефоны вездесущи и популярны, в мире полно компаний которые выпускают нужные нам комплектующие.

Проведя пару вечером за компьютером я натыкался на места где можно было бы купить все элементы по довольно низким ценам в малом количестве, и для их сборки не нужно было дополнительное оборудование, только твои, надеюсь умелые руки. Возможно я что то упростил, и конечно придется приложить немного усилий для сборки телефона, но поверь мне, собрать его гораздо проще, чем получить степень по физике.

За прошлый год я собрал несколько версий такого телефона, и использовал их как свой основной девайс. Плюс я проводил занятия с другими любителями электроники, на которых мы также собирали разные вариации этого телефона. Тебе не понадобиться иметь каких то особых знаний в электронике, а вот умение конфигурировать софт, паять мелкие компоненты, иметь навыки в лазерной резке - все это пригодится. Хотя если ты этого раньше не делал, все равно попробуй, но будь готов к тому, что будет немного сложнее. Хотя все же я бы посоветовал приступать к проекту только если у тебя уже есть навыки в пайке и в работе с вещами от Arduino, или ты можешь найти кого-то с опытом.

Шаг 1: Материалы и комплектующие

Ну что, кажется аппарат для дозвона на Луну готов:)

Вступить в клуб

узнавайте о самых интересных инструкциях раз в неделю, делитесь своими и участвуйте в розыгрышах!

Каждый смартфон состоит из множества сложных компонентов и вы не всегда будете думать о них перед выбором модели аппарата. Но, тем не менее, важно знать какие аппаратные средства помогают вашему смартфону функционировать.

В этой статье мы разберем основные части того, что стало одним из самых важных электронных устройств на рынке. Рассмотрим из чего состоит смартфон и для чего нужен тот или иной компонент. Сейчас существует множество различных моделей смартфонов, разных конструкций, с разными характеристиками, временем автономной работы и так далее. Но если вы разбираетесь в аппаратной начинке смартфона, то выбрать нужную модель будет намного проще.

1. Дисплей

Один из самых очевидных компонентов смартфона - это его экран. Все что вы видите на экране обрабатывается и контролируется внутренними компонентами. Сейчас существуют две технологии изготовления дисплеев:

• Жидкокристаллические экраны, они изготовляются по технологии IPS или TFT;
• Светодиодные экраны, изготовленные по технологии AMOLED или Super AMOLED.

Жидкокристаллический дисплей использует подсветку для получения изображения. Белый свет проходит сквозь фильтры и благодаря возможности управления свойствами кристаллов вы можете видеть разные цвета. Свет не создается самим экраном, он создается источником света за ним.

Светодиодный экран работает по-другому. Каждый пиксель, который вы видите на экране - это отдельный светодиод. Здесь сам экран создает яркие и красочные цвета. Преимущество Super AMOLED по сравнению с IPS в том, что когда пиксель выключен вы будете видеть черный цвет, он не использует батарею. Поэтому смартфоны с AMOLED более эффективны для автономной работы. Но экраны AMOLED дороже чем IPS, поэтому смартфон с таким дисплеем будет стоить значительно дороже.

2. Аккумулятор

В смартфонах обычно используются литий-ионные аккумуляторы, они могут быть съемными или не съемными. Благодаря этой технологии вам не понадобиться калибровка или тестирование аккумулятора, как при использовании батарей на основе никеля. Тем не менее у этих аккумуляторов есть множество своих проблем.

3. System-on-a-Chip (SoC)

SoC или материнская плата с процессором - это самый важный компонент вашего смартфона. Некоторые пользователи могут думать, что это процессор устройства, но это нечто большее. SoC включает в себя не только процессор, но и графический процессор, LTE-модем, контроллер экрана, беспроводные адаптеры и другие блоки кремния, которые заставляют телефон работать.

Существуют смартфоны, использующие SoC от Qualcomm, MediaTek, Samsung, собственные чипы компании Krirn, Apple, но все они используют одну и ту же архитектуру - ARM. ARM не только производит процессоры, но и лицензирует их архитектуру для других компаний, поэтому все могут использовать одну технологию для создания современных и мощных SoC.

Некоторые компании выпускают свои архитектурные линейки, которые совместимы с ARM и могут использоваться в смартфонах. Примером могут служить наборы микросхем Apple, работающие на процессорах Cyclone или процессоры Qualcomm Kryo. SoC - это основные компоненты из чего состоит смартфон.

4. Внутренняя и оперативная память

Ни один смартфон не сможет работать без оперативной памяти и системного хранилища. Большинство устройств используют оперативную память LPDDR3 или LPDDR4, а некоторые высококлассные модели поставляются с LPDDR4X. Сочетание LP означает Low Power, напряжение питания этих микросхем снижено, а это делает их более эффективными в плане потребления энергии.

LPDDR4 более эффективен чем LPDDR3, а LPDDR4X эффективнее и экономичнее обоих. Также есть еще более аффективная память - LPDDR5.

Что касается внутреннего хранилища, то здесь применяется флеш память от 32 до 256 Гб. Требования пользователей постоянно растут и в соответствии с ними будут расти объемы. Когда вы включите телефон, то увидите что размер накопителя меньше чем заявлен. Например, сказано что накопитель на 64 Гб, а для записи доступно 53-55 Гб. Эта память занята операционной системой и приложениями.

5. Модемы

Поскольку смартфоны - это все еще телефоны, им нужны коммуникационные компоненты для приема и совершения звонков, отправки текстовых сообщений и связи с сетью интернет. Именно для этого используются модемы. У каждого производителя SoC есть свой бренд модемов, это Qualcomm, Samsung, Huawei и другие.

Каждый из производителей пытается выпустить самый быстрый LTE-чип. На данный момент самый быстрый 9-LTE чип, но его нет смысла брать, если ваша сотовая сеть не поддерживает такую скорость.

6. Камера

У всех смартфонов есть фронтальная и передняя камеры. Камеры состоят из трех основных частей:

• Сенсор - обнаруживает свет;
• Линза - концентрирует изображение;
• Процессор изображений .

Количество мегапикселей камеры смартфона по-прежнему остаются очень важным критерием, но теперь это имеет намного меньшее значение. Сейчас основным ограничивающим фактором становится сенсор камеры, а также его чувствительность когда через него проходит свет.

Сенсор может вести себя по-разному в каждом смартфоне, поэтому фото или видео будет иметь разный контраст, оттенки, насыщенность по сравнению с другими смартфонами. Поскольку смартфоны имеют небольшой размер сенсора, они, как правило, плохо работают в условиях слабого освещения.

7. Датчики

В большинство современных смартфонов встроено пять основных датчиков которые позволят использовать смартфон более удобно. Вот они:

• Акселерометр - используется приложениями для определения ориентации устройства и его движений. Например, позволяет использовать встряхивание смартфона для переключения музыки;
• Гироскоп - работает с акселерометром, чтобы обнаружить вращения вашего телефона. Полезно для игр в гонки;
• Цифровой компас - помогает найти Север для нормальной ориентации на картах;
• Датчик освещенности - этот датчик позволяет автоматически устанавливать яркость экрана в зависимости от окружающего света и помогает увеличить время автономной работы.
• Датчик приближения - во время разговора если устройство приближается к вашему уху, этот датчик автоматически блокирует экран чтобы предотвратить нежелательные касания.

Это были все основные элементы смартфона, в различных моделях могут быть и другие датчики, например, датчик пульса, давления и температуры, но они встречаются намного реже.

Выводы

Мы рассмотрели из чего состоит смартфон. Теперь, когда у вас больше информации о сложных компонентах, из которых состоит каждый смартфон, вы можете выбирать вашу будущую покупку сравнивая характеристики различных компонентов. Так вы выберите лучшее устройство, которое будет полностью отвечать вашим потребностям.