iPhone4S決信號接收靈敏度解決方案

iPhone 4的構造在用手堵住機身左側面的黑色縫隙部分時(shí)，供電點(diǎn)與接地就會(huì )短路。而iPhone 4S在強化接地的同時(shí)，局部變更了內部構造，由此解決了接收靈敏度下降的問(wèn)題。

比如，iPhone 4S在天線(xiàn)旁的揚聲器模塊上追加了板簧（圖4）。這估計是為了確保與接地部分接觸，由此減小電位差。另外，估計還實(shí)施了優(yōu)化天線(xiàn)阻抗、使其不易受到手部影響的改進(jìn)。

圖4：強化接地

iPhone 4S實(shí)施了估計以強化接地為目的的改善。

手機接收靈敏度的改善不僅給用戶(hù)帶來(lái)好處，而且還可降低基站的信號發(fā)射功率。隨著(zhù)輸出功率的降低，相鄰基站間的干擾減少，可通信的手機得以增加，這樣手機服務(wù)運營(yíng)商便可提高基站的利用效率。不過(guò)，數據量會(huì )由此增加，可能生產(chǎn)骨干線(xiàn)路擁堵等新問(wèn)題。

CDMA2000方式追加接收分集功能

以上介紹的是為了比較iPhone 4S和iPhone4而利用W-CDMA虛擬基站實(shí)施的檢測結果。在日本，蘋(píng)果從iPhone 4S起新增加了CDMA2000款。所以此次還使用au的iPhone 4S對CDMA2000方式實(shí)施了評測。結果發(fā)現，CDMA2000方式嵌入了用以改善接收靈敏度的接收分集功能。

通過(guò)《日經(jīng)電子》的拆解斷定，iPhone 4S上有四條縫隙，并且功率放大器IC部分還新追加了同軸連接線(xiàn)?？梢韵胂竦氖?，四條縫隙以高頻狀態(tài)將機框大致分成了上部、中部、下部三部分。這里說(shuō)“高頻狀態(tài)”，是因為高頻電路為實(shí)現接地共享，與所有組件上的某一點(diǎn)都實(shí)現了電連接。

如果將機身下部視為主天線(xiàn)、將機身上部視為副天線(xiàn)，那么在功率放大器IC部分新追加同軸連接線(xiàn)便可得到合理解釋?zhuān)▓D5）。也就是說(shuō)，蘋(píng)果在iPhone 4S上配備了CDMA2000支持的“接收分集”功能。

圖5：配備接收分集功能

iPhone 4S上封裝了將上部天線(xiàn)與基板上的RF IC連接起來(lái)的連接線(xiàn)。CDMA2000方式估計配備了根據情況區分使用上部和下部天線(xiàn)的接收分集功能。

接收分集是無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域很早就使用的接收靈敏度改善技術(shù)。其原理是：事先準備多個(gè)接收天線(xiàn)，選擇電波狀態(tài)好的天線(xiàn)來(lái)接收信號，或者對所有天線(xiàn)接收到的信號統一實(shí)施相位合成處理。CDMA2000基帶IC主要由美國高通（Qualcomm）供應，該公司2004年開(kāi)始將支持兩套天線(xiàn)的接收分集功能嵌入IC，使部分手機廠(chǎng)商實(shí)現了這一功能。

手機上下部的接收靈敏度下降程度存在差別

CDMA2000方式的iPhone 4S如果實(shí)現接收分集功能，那么瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)即便手握在iPhone4S的下部，通過(guò)不受手部影響的上部的副天線(xiàn)發(fā)揮功能，便可進(jìn)一步防止接收靈敏度的下降。

為了證實(shí)這一點(diǎn)，我們試著(zhù)打開(kāi)了為開(kāi)發(fā)商準備的iPhone 4S的評測模式畫(huà)面。畫(huà)面上出現了被認為是用來(lái)表示上部和下部天線(xiàn)接收靈敏度的“RX1”和“RX0”兩個(gè)項目。我們用Phantom確認了握住上部和下部時(shí)的數值變化。

用Phantom握住iPhone 4S上部時(shí)，只有表示上部天線(xiàn)接收靈敏度的RX1的數值變差，RX0沒(méi)有變化。而握住下部時(shí)則呈相反的結果。從這一結果可以判斷，4S配備了選擇接收靈敏度好的天線(xiàn)來(lái)接收信號的算法，實(shí)現了接收分集功能。

從接收靈敏度的下降程度來(lái)看，下部天線(xiàn)約為10dB，該數值與用手握住W-CDMA方式的iPhone 4S時(shí)出現的下降為同等水平。而上部天線(xiàn)受手部影響下降24dB，降為-101.2dB。這一下降程度的差別估計是由上部天線(xiàn)與下部天線(xiàn)的構造不同造成的。

新一代iPhone會(huì )是什么樣？

下面通過(guò)回顧此次的分析結果，來(lái)推測一下估計會(huì )在不久的將來(lái)亮相的新一代iPhone。不僅是iPhone，今后的智能手機為降低成本估計都會(huì )以一款機型行銷(xiāo)各國、即全球通用機型設計為主流。不過(guò)，各國可使用的頻率不同，即使取最大公約數，也需要支持多個(gè)頻率。比如，iPhone 4S為支持3G頻帶配備了兩個(gè)功率放大器IC，并配備了GSM用的功率放大器IC 注3）。

注3）編輯部在日本D-CLUE Technologies的協(xié)助下，以iPhone 4S的功率放大器IC為中心實(shí)施了分析。在高通RF收發(fā)器IC與天線(xiàn)之間，主要連接著(zhù)四塊IC。配備多塊IC的原因是為支持多個(gè)頻帶種類(lèi)。從IC型號可以判斷，支持的是以下頻帶種類(lèi)：au、NTT DoCoMo、軟銀三公司使用的2GHz頻帶、au和NTT DoCoMo使用的800MHz頻帶，以及稱(chēng)為“白金頻帶（Platinum Band）”的900MHz頻帶。各手機服務(wù)運營(yíng)商力爭獲得“白金頻帶”的原因之一估計就在于能夠在iPhone 4S上使用。

今后，NTT DoCoMo先行導入的LTE（Long Term Evolution）必須要安裝MIMO（Multi Input Multi Output）。尤其是可通過(guò)兩根天線(xiàn)發(fā)送兩種數據的“2×2 MIMO”，必須要安裝兩個(gè)收發(fā)器。

新一代iPhone要支持LTE的話(huà)，兩根天線(xiàn)的安裝問(wèn)題已隨著(zhù)iPhone 4S實(shí)現接收分集而解決，但包括功率放大器IC在內，RF收發(fā)器IC的封裝面積將達到現在的約兩倍（圖6）。另外，由于有兩倍數量的功率放大器IC同時(shí)驅動(dòng)，因此耗電量也將上升到兩倍。

圖6：支持LTE的話(huà)部件數量將增加

iPhone 4S要增加新一代通信功能LTE 2×2 MIMO的話(huà)，功率放大器的數量將會(huì )增加，以目前的基板尺寸無(wú)法容納。

目前可以采取的對策就是使用支持多頻帶的功率放大器IC技術(shù)。不過(guò)，要想實(shí)現與iPhone4S相同的連續通話(huà)時(shí)間，只能將機殼尺寸加大兩圈、增加電池容量。如果史蒂夫·喬布斯還在世的話(huà)，是否會(huì )允許新一代iPhone比現行機型大兩圈？還是新一代iPhone會(huì )為我們展示出更大的革新？