متنوع

ماذا يوجد داخل الهاتف المحمول

ماذا يوجد داخل الهاتف المحمول

إن الهاتف المحمول أو الهاتف الخلوي كما يطلق عليه غالبًا له نفس الأهمية بالنسبة للشبكة في تشغيل شبكة الاتصالات الخلوية الكاملة. على الرغم من الأعداد الضخمة التي يتم إجراؤها ، إلا أنها لا تزال تكلف مبلغًا كبيرًا للتصنيع ، ويتم تقديم الخصومات للمستخدمين كحوافز لاستخدام شبكة معينة. تكلفتها هي انعكاس لتعقيد إلكترونيات الهاتف المحمول. وهي تتألف من عدة مجالات مختلفة من الإلكترونيات ، من التردد اللاسلكي (RF) إلى معالجة الإشارات والمعالجة العامة.

تصميم الهاتف الخليوي يمثل تحديًا خاصًا. إنهم بحاجة إلى تقديم مستويات عالية من الأداء ، مع القدرة على التوافق مع مساحة صغيرة جدًا ، بالإضافة إلى أن داراته الإلكترونية تحتاج إلى استهلاك القليل جدًا من الطاقة بحيث يمكن الحفاظ على العمر بين الشحنات.


محتويات الهاتف المحمول

تحتوي الهواتف المحمولة على كمية كبيرة من الدوائر ، كل منها مصمم بعناية لتحسين أدائه. يتألف الهاتف الخلوي من الإلكترونيات التناظرية بالإضافة إلى الدوائر الرقمية التي تتراوح من المعالجات إلى إلكترونيات الشاشة ولوحة المفاتيح. يتكون الهاتف المحمول عادةً من لوحة واحدة ، ولكن يوجد بداخلها عدد من المجالات الوظيفية المميزة ، ولكنها مصممة للتكامل لتصبح هاتفًا محمولاً كاملاً:

  • تردد الراديو - المتلقي والمرسل
  • معالجة الإشاراة الرقمية
  • التناظرية / التحويل الرقمي
  • معالج التحكم
  • بطاقة SIM أو USIM
  • التحكم في الطاقة والبطارية

عناصر تردد الراديو

يعد قسم التردد اللاسلكي للهاتف المحمول أحد المجالات الحاسمة في تصميم الهاتف الخلوي. تحتوي هذه المنطقة من الهاتف المحمول على جميع دوائر الإرسال والاستقبال. عادة ما تستخدم تقنيات التحويل المباشر بشكل عام في تصميم مستقبل الهاتف المحمول.

يتم تطبيق خرج الإشارة من جهاز الاستقبال على ما يسمى بمزيل معدل الذكاء. هنا يتم تطبيق البيانات في شكل مكونات "In-phase" و "Quadrature" على مزيل تشكيل معدل الذكاء IQ والبيانات الأولية المستخرجة للمعالجة الإضافية بواسطة الهاتف.

على جانب الإرسال ، يتمثل أحد العناصر الأساسية لتصميم الدائرة في الحفاظ على استهلاك البطارية عند الحد الأدنى. بالنسبة إلى GSM ، لا يمثل هذا مشكلة كبيرة. التعديل المستخدم هو Gaussian Minimum Shift Keying. لا يشتمل هذا الشكل من الإشارات على اختلافات في الاتساع ، وبالتالي لا يحتاج إلى مكبرات صوت خطية. هذه ميزة واضحة لأن مضخمات التردد اللاسلكي غير الخطية أكثر كفاءة من مضخمات التردد اللاسلكي الخطية.

لسوء الحظ ، تستخدم EDGE مفتاح إزاحة طور ثماني نقاط (8PSK) وهذا يتطلب مكبر صوت RF خطي. نظرًا لأن المضخمات الخطية تستهلك تيارًا أكبر بكثير ، فهذا عيب واضح. للتغلب على هذه المشكلة ، يتم تنظيم تصميم الهاتف المحمول بحيث يتم إضافة معلومات الطور إلى الإشارة في مرحلة مبكرة من سلسلة الإرسال ، ويتم إضافة معلومات السعة في مكبر الصوت النهائي.

التناظرية إلى التحويل الرقمي

مجال آخر مهم في أي تصميم للهاتف المحمول هو الدوائر التي تحول الإشارات بين الأشكال التناظرية والرقمية المستخدمة في مناطق مختلفة. تستخدم أقسام التردد الراديوي في التصميم تقنيات تماثلية ، في حين أن المعالجة كلها رقمية.

تتيح دائرة التحويل الرقمي / التناظري تحويل الصوت إما من تنسيق تناظري أو رقمي إلى تنسيق رقمي لمسار الإرسال ، ولكن أيضًا بين رقمي وتناظري لمسار الاستقبال. كما يوفر وظائف مثل توفير الفولتية التناظرية لتوجيه VCO في المركب بالإضافة إلى مراقبة جهد البطارية ، خاصة أثناء الشحن. كما يوفر إمكانية تحويل الإشارات الصوتية من وإلى الميكروفون وسماعة الأذن بحيث يمكن أن تتفاعل مع وظائف معالجة الإشارات الرقمية.

هناك وظيفة أخرى قد يتم تضمينها في بعض الأحيان في هذا المجال من تصميم الهاتف المحمول أو ضمن DSP وهي وظيفة الترميز الصوتي. نظرًا لأن البيانات الصوتية تحتاج إلى ضغط لتمكين احتوائها ضمن الحد الأقصى لمعدل البيانات المسموح به ، يجب ضغط الإشارة رقميًا. يتم تنفيذ ذلك باستخدام ما يسمى برنامج الترميز.

يوجد عدد من أنظمة الترميز التي يمكن استخدامها ، وكلها مدعومة عمومًا بواسطة المحطات الأساسية. أول واحد تم استخدامه في GSM كان يُعرف باسم LPC-RPE (ترميز التنبؤ الخطي - إثارة النبض المنتظم). ومع ذلك ، يتم الآن استخدام مخطط آخر يُعرف باسم AMR (معدل متعدد التكيف) على نطاق واسع لأنه يتيح خفض معدل البيانات بشكل أكبر عندما تسمح الظروف دون الإضرار بجودة الكلام كثيرًا. من خلال تقليل معدل بيانات الكلام ، يتم تحرير المزيد من السعة على الشبكة.

معالجة الإشاراة الرقمية

تتولى مكونات DSP لتصميم الهاتف المحمول جميع عمليات معالجة الإشارات. تقوم هذه الدائرة بعمليات مثل ترشيح الترددات الراديوية وتكييف الإشارة عند الترددات المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إجراء تسوية وتصحيح لتأثيرات تعدد المسارات في هذا المجال من التصميم.

على الرغم من أن هذه المعالجات عادة ما تكون جائعة حاليًا ، فإن المعالجات الحالية تمكن من إجراء معالجة الإشارة بطريقة أكثر فاعلية للطاقة بكثير مما لو تم استخدام الدوائر التماثلية.

معالج التحكم

معالج التحكم هو جوهر تصميم الهاتف. يتحكم في جميع العمليات التي تحدث في الهاتف من واجهة MMI (واجهة آلة Man) التي تراقب ضغطات لوحة المفاتيح وترتيب المعلومات التي سيتم عرضها على الشاشة. كما أنه يعتني بجميع عناصر MMI الأخرى بما في ذلك جميع القوائم التي يمكن العثور عليها على الهاتف.

وظيفة أخرى لمعالج التحكم هي إدارة الواجهة مع المحطة الأساسية للشبكة المتنقلة. يُعرف البرنامج المطلوب لهذا بمكدس البروتوكول وهو يمكّن الهاتف من تسجيل المكالمات وإجراءها واستقبالها وإنهائها وأيضًا التعامل مع عمليات التسليم المطلوبة عندما ينتقل الهاتف من خلية إلى أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم البرنامج بتنسيق البيانات التي سيتم إرسالها بالتنسيق الصحيح مع تضمين رموز تصحيح الخطأ. وفقًا لذلك ، يمكن أن يكون الحمل على هذا المعالج مرتفعًا جدًا ، خاصةً عند وجود تفاعلات مع الشبكة.

أصبحت البروتوكولات المستخدمة للتفاعل مع الشبكة معقدة بشكل متزايد مع التقدم من 2G إلى 3G. إلى جانب العدد المتزايد من تطبيقات الهاتف ، يتزايد الحمل على المعالج. لمكافحة هذا ، غالبًا ما يستخدم تصميم هذه المنطقة من دوائر الهاتف معالجات ARM. يتيح ذلك تحقيق مستويات عالية من المعالجة لمستويات منخفضة نسبيًا من الصرف الحالي.

هناك تطبيق آخر يتم التعامل معه في هذا المجال من تصميم الهاتف المحمول وهو مراقبة حالة البطارية والتحكم في الشحن. في ضوء المراقبة والتحكم المعقد المطلوب لضمان شحن البطارية بشكل صحيح وإبلاغ المستخدم بمستوى الشحن المتبقي ، فهذه منطقة مهمة في التصميم.

البطارية

لقد تطور تصميم وتقنية البطارية بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية. وقد مكّن هذا الهواتف المحمولة من العمل لفترة أطول. في البداية تم استخدام خلايا النيكل والكادميوم ، ولكنها هاجرت إلى خلايا هيدريد النيكل ومعدن ثم إلى خلايا أيون الليثيوم. نظرًا لأن الهواتف أصبحت أصغر حجمًا وتتطلب تشغيلها لفترة أطول من شحنة واحدة ، فإن سعة البطارية مهمة جدًا ، ويتم تحسين أداء هذه الخلايا طوال الوقت.

على الرغم من أن الهواتف المحمولة هي واحدة من أكثر قطع المعدات الإلكترونية شيوعًا هذه الأيام ، إلا أنها مع ذلك معقدة من الداخل. غالبًا ما يكون فهم أساسيات الهاتف المحمول مفيدًا عند النظر إلى الطريقة التي تعمل بها الشبكة الخلوية والتكنولوجيا الخلوية بشكل عام.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT الهواتف اللاسلكية NFC- الاتصال قريب المدى أساسيات الشبكات ما هي CloudEthernet البيانات التسلسلية USBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: سؤال وجواب في صيانه الهاتف المحمول (ديسمبر 2021).