iPhone 4天线实验室：神秘复杂像来自未来(组图)

chubbycat · 发表于 19-7-2010 08:42:23

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iPhone 4天线实验室：神秘复杂像来自未来(组图)

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文章来源: 科技世界于 2010-07-18 02:31:46
敬请注意:新闻取自各大新闻媒体，新闻内容并不代表本网立场！

北京时间7月18日上午消息，据国外媒体报道，苹果周五带领记者参观了iPhone 4的天线测试实验室，该实验室在苹果相当神秘，甚至有些内部员工都没有见过。

　　周五，苹果召开了新闻发布会，针对iPhone 4的信号问题进行了说明。苹果在大会上宣布，将为iPhone 4用户提供免费的手机套，购买30天内的用户可以选择退货。

　　此外，苹果还向与会人员展示了iPhone 4的天线测试实验室。苹果CEO史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)称：“我们必须建造这些房间，否则就无法获得精确的测试结果。这是一种现代化的设备，拥有17个信号测试室，我们为此投资了1亿多美元。”

　　带10名记者参观

　　会后，苹果高级天线专家鲁本·卡巴莱罗(Ruben Caballero)带领10名记者和博客作者参观了该实验室。该实验室在苹果被称为“黑色”(Black)实验室，因为这是个较为秘密的设备，一些内部员工都不知道它的存在。而此次向记者公开展示该实验室，表明苹果十分在意天线设计和无线测试问题。

　　苹果营销副总裁菲利普·席勒(Phil Schiller)称：“这是世界上最先进的无线电频测试实验室，没有它，根本无法进行iPhone 4的天线设计。”

　　每个测试房间都充满了蓝色金字塔形状的聚苯乙烯泡沫，用来吸收无线电频辐射。一个机器手臂可以握着iPad或iPhone等设备，并旋转360 度。此时，一个分析软件(具有讽刺意味的是，该软件运行在Windows XP系统上)将模仿该设备的无线活动。据卡巴莱罗称，苹果的每款设备至少要在实验室内测试24小时。

　　在另一项测试中，苹果让测试人员坐在测试房间中30分钟，通过软件来分析人体对无线性能的影响。有时，还要用到人造的头、手和脚等道具。

　　iPhone 4天线测试近两年

　　苹果的该测试实验室与Celecom的手机辐射测试实验室很相似。对于无线产品厂商而言，他们的产品必须要接受独立实验室的检测认证，以判断否符合联邦通讯委员会(FCC)制定的辐射标准。

　　与众不同的是，苹果为了便于控制产品的设计，建造了自己的实验室。每一款产品原型在被确定成为苹果的正式产品之前，都要经过反复测试。卡巴莱罗称，在iPhone 4成为正式产品之前，其原型总共经历了约两年时间的各种测试。卡巴莱罗说：“天线设计可不是小事。”

　　在参观过程中，苹果还向记者们展示了一辆装满了人造手的小货车，每一个人造手中都拿着一部iPhone 4手机。负责Mac硬件业务的苹果高级副总裁鲍勃·曼斯菲尔德(Bob Mansfield)称：“为了开发出最好的设计，我们必须要这样做。”

chubbycat · 发表于 19-7-2010 08:42:57

苹果带记者参观iPhone 4天线测试实验室

chubbycat · 发表于 19-7-2010 08:43:34

据称该实验室有些内部员工都没有见过

key · 发表于 19-7-2010 10:13:25

一个建立了两年的实验室有什么值得称道的？
老乔应该去华南理工补几堂无线电课程

原帖由 chubbycat 于 19-7-2010 07:42 发表

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iPhone 4天线实验室：神秘复杂像来自未来(组图)

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文章来源: 科技世界于 2010-07-18 02:31:46
敬请注意:新闻取自各大新闻媒体，新闻内容并不代表本网立场！

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key · 发表于 19-7-2010 10:23:39

原帖由 chubbycat 于 19-7-2010 07:42 发表

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苹果的该测试实验室与Celecom的手机辐射测试实验室很相似。对于无线产品厂商而言，他们的产品必须要接受独立实验室的检测认证，以判断否符合联邦通讯委员会(FCC)制定的辐射标准。

这种辐射测试，连一个5人的无线产品公司都会做。
乔帮主就是会忽悠，把天线暴露在用户最容易接触到的位置，
完全不考虑人体本身是一个导体，会改变天线的阻抗，这算哪门子的创新嘛？
然后再忽悠用户说这是软件问题，我公司就有位乔帮主的忠实fans很相信这是软件问题。

不过这种东西很难忽悠太久，身边一些果粉已经了解什么三星Galaxy S之类的东西了。

coredump · 发表于 19-7-2010 11:10:14

Jobs耍尽手段企图玩弄整个世界，这点他和唐骏其实差不多的：

当你蒙了整个世界的时候，就是你的真诚蒙了全世界，这就是成功。

key · 发表于 19-7-2010 12:50:36

小唐同学刚出来出风头时，我不觉得他有什么了不起，吹水佬而已。
小唐同学被人骂的现在，我也不觉得他有什么大问题，吹水佬而已。

Jobs同学想搞创新，我原则上是喜欢的。不学无术，我原则上是反感的。
Jobs同学是装电脑出身的，他应该再回车库装两台大哥大，这样对他行走江湖是有帮助的。

原帖由 coredump 于 19-7-2010 10:10 发表

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Jobs耍尽手段企图玩弄整个世界，这点他和唐骏其实差不多的：

当你蒙了整个世界的时候，就是你的真诚蒙了全世界，这就是成功。

小名 · 发表于 19-7-2010 14:42:03

从iphone的第一代开始，天线就被设计在下面，而不是像以往所有手机那样的在上面。在这点上，不得不说是个”创新”吧。。。可以肯定的说，没有上过华南理工大学的老乔也会知道手持天线部位会影响天线的参数，因为我们公司哪些每月拿RMB1000大元的生产线工人都会知道这个事实。。。但同样没有上过华工的我也很喜欢这个设计。。。咔咔。因为我也知道无线电波的衰减与发射点的距离平方成正比，也就是说我那白嫩嫩的脑袋距离发射源从1~2cm变为5~10cm。虽然我拿着手机的手会被强烈的无线电波穿透或者有时候信号会有点糟糕，但我的脑袋似乎可是好受多了。

如果说手机信号真的可以致癌的话，我认为乔不死同学在减少手机致癌的工作上作出了突出的贡献。

coredump · 发表于 19-7-2010 16:52:08

原帖由小名于 19-7-2010 13:42 发表

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[size=14.1667px]因为我也知道无线电波的衰减与发射点的距离平方成正比，也就是说我那白嫩嫩的脑袋距离发射源从1~2cm变为5~10cm。虽然我拿着手机的手会被强烈的无线电波穿透或者有时候信号会有点糟糕，但我的脑袋似乎可是好受多了。..

对这点我有点怀疑[size=14.1667px]

key · 发表于 19-7-2010 19:09:19

那么乔帮主把天线堂而皇之的放在边框上，和你可爱的小脸蛋有着肌肤之亲，小名同学又作何感想呢？

原帖由小名于 19-7-2010 13:42 发表

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从iphone的第一代开始，天线就被设计在下面，而不是像以往所有手机那样的在上面。在这点上，不得不说是个”创新”吧。。。可以肯定的说，没有上过华南理工大学的老乔也会知道手持天线部位会影响天线的参数，因为我们 ...

小名 · 发表于 19-7-2010 22:57:16

边框做天线，对于人体辐射来说，我想至少会比常用的那种约1*2cm大小放在手机的顶部的设计来的小很多吧。如果天线是个方框，按通常的想法，它应该是在方框中间发散出去的电磁波吧。对脑袋的距离也比置顶的天线大了。

信号不行，使用软件还是可以解决问题的。。。且不说在gsm底层上的固件改进，简单来说，小key你去写个软件偷偷的把RF的功率提高个30%。信号不是就好多了嘛。。。只是用户的脑袋会更遭殃而已。

wishpolo · 发表于 20-7-2010 00:36:06

原帖由小名于 19-7-2010 13:42 发表

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从iphone的第一代开始，天线就被设计在下面，而不是像以往所有手机那样的在上面。在这点上，不得不说是个”创新”吧。。。可以肯定的说，没有上过华南理工大学的老乔也会知道手持天线部位会影响天线的参数，因为我们 ...

打击你一下啊，3G的手机，如果检测到收发信号功率小，就会自动增大发射功率，浪费电池不说，这些功率还是是会射到白花花的脑瓜上滴

dark008 · 发表于 20-7-2010 02:14:34

其实这些实验室是比较通用的全波暗室和小波暗室，很多公司都有的，只是不可能做到1亿美金这么高规格。

好多公司也喜欢拿这些实验室来秀，呵呵呵，毕竟看起来很酷。

key · 发表于 20-7-2010 02:54:24

所有的手机，包括gsm和3g都会按需自动增大发射功率。
另外，无线电发射机是有向发射机，而不能简单地想象成为功率与距离成反比。

实话实说，我的天线原理已经基本不记得了，连小名同学说的功率与距离成反比都需要google半天。
至于什么maxwell方程基本上没印象。
刚才简单恶补了一下基础知识。有兴趣的同学可以看这个电子书：
http://www.elecfans.com/soft/softdown.asp?softid=8443

1. P 19 - 20
近场区：基本电振子的辐射场和方向有关，场强与sin X 成正比，。。。。。在不同方向辐射的强弱不同，。。。方向性是天线最重要最基本的性能。

2. P 30
2.3.3 辐射强度
辐射场的幅度与距离 r 成反比，辐射功率密度与距离的平方成反比。

这是小名那句话。但这个部分指的是远场区，不是近场区。手机的波长为17~33cm (http://demo.phy.tw/experiments/e ... ve-of-mobile-phone/)，在三个波长区域内算是近场区（http://www.sztaina.com/news/?212.htm）。近场区又分为感应近场区（2.2.3）和幅射近场区(2.2.2)。
我们接到电话或拔电话后，听到收音机的干扰声，或看到crt屏幕的干涉影像，应该是来自感应近场区的无功功率（http://baike.baidu.com/view/56023.htm），这是发射机驱动电磁变换时形成的东西，并不是我们一般意义的辐射场。
不过我这个地方不太确定，有可能我搞错了。

3. P 30
2.4节发射天线的性能参数
天线的输入阻抗是天线。。。。输入阻抗将受到其它天线和邻近物体的影响。。。。假设天线是孤立的，即其他天线和物体远离。。。。

iPhone4就死在这条上面了。因为人体是导体，如果直接接触天线的话，会强力改变发射机的输入阻抗。
看看这条新闻就知道乔帮主有多无耻了：http://www.appleinsider.com/arti ... antenna_claims.html

自己的天线不行，就说全世界都有问题。

原帖由 wishpolo 于 19-7-2010 23:36 发表

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打击你一下啊，3G的手机，如果检测到收发信号功率小，就会自动增大发射功率，浪费电池不说，这些功率还是是会射到白花花的脑瓜上滴

key · 发表于 20-7-2010 03:19:46

有几个问题，希望有兴趣的同学能帮我解答一下：

1. 既然无线电发射机有方向性，那么，为什么手机在转动方向的时候不影响接收？
我觉得这个问题应该和超短波在空间的反射和衍射有关。

2. 我们一般说到的手机幅射，应该关注感应场幅射还是幅射场幅射？

3. 感应近场区是否有方向？

谢谢

小名 · 发表于 20-7-2010 13:15:39

原帖由 wishpolo 于 19-7-2010 23:36 发表

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打击你一下啊，3G的手机，如果检测到收发信号功率小，就会自动增大发射功率，浪费电池不说，这些功率还是是会射到白花花的脑瓜上滴

所有手机都会自动控制射频的增益。当用户感觉信号不好的时候，也就是最大发射功率也不能达到通讯要求的时候。
我的重点是ip这样的设计是个创新。他牺牲了信号稳定性和增加了设计难度来获得减少对人体的辐射。我比较认同老乔是故意这样选择的而不是要老乔去华工进修。

既然ip4得到众多用户的投诉，老乔去弄个补丁悄悄的把最大功率提高也是有可能的。他在当初设计的时候肯定不会把最大发射功率设置成法定的峰值，肯定会留裕量的。所以说通过个补丁修复信号不好也是有可能的。

f117 · 发表于 20-7-2010 13:42:36

原帖由小名于 20-7-2010 12:15 发表

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他牺牲了信号稳定性和增加了设计难度来获得减少对人体的辐射。

对此表示严重怀疑，如果如此，Jobs就不需要找其他理由了，这一条"可以减少辐射"就可以回应一切质疑了.

绝大多数人都会在“减少辐射"与“信号有时不好”间做出选择的.

wishpolo · 发表于 20-7-2010 14:19:14

原帖由小名于 20-7-2010 12:15 发表

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所有手机都会自动控制射频的增益。当用户感觉信号不好的时候，也就是最大发射功率也不能达到通讯要求的时候。
我的重点是ip这样的设计是个创新。他牺牲了信号稳定性和增加了设计难度来获得减少对人体的辐射。我比 ...

增加发射功率来获得更好的信号强度，这个说法也不一定正确，自己随意增加发射功率这个做法很可能导致手机宽带信号失真严重，iphone的天线本来就不好，再增加功率很可能导致它发射的信号失真更加严重。更容易掉线。

这个把天线放在手机边框上的想法也不错，但是只是增加了接收信号的强度，发射的功率还是该多大就多大。对打手机的人影响最大的还是手机发射的微波，这个没啥变化了。

[ 本帖最后由 wishpolo 于 20-7-2010 13:52 编辑 ]

四香油饼 · 发表于 20-7-2010 14:29:04

把天线暴露在人能接触到的地方，绝对是个设计上的失败。是科学向JOBS的偏执妥协的结果。

wishpolo · 发表于 20-7-2010 14:44:02

原帖由 key 于 20-7-2010 02:19 发表

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有几个问题，希望有兴趣的同学能帮我解答一下：

1. 既然无线电发射机有方向性，那么，为什么手机在转动方向的时候不影响接收？
我觉得这个问题应该和超短波在空间的反射和衍射有关。

2. 我们一般说到的手机幅 ...

方向性和天线有关，和发射机没关系，手机使用的天线应该是全向天线，理论上各个方向信号的强度都还不错。微波场的计算很复杂，场分布和材料结构，微波频率都有很大关系。
iphone的那个1亿大暗室就是来测试天线各个方向的功率分布的。老乔把人体和天线靠得太近，自然会改变天线的方向性和阻抗特性，导致信号失真严重。但是天线设计确实不容易，要下血本，还要挖到经验丰富的技术人员。

精诚服务 · 发表于 20-7-2010 15:29:32

有些产品是用来娱乐的

key · 发表于 21-7-2010 00:29:54

我也认同乔帮主是故意这样选择的呀，就是因为乔老帮主无线电知识和我水平不相上下，
才会犯这种故意的错。简单地说，他故意把天线弄成这个样子，觉得很cool（看看老乔的发布会上怎样介绍他的天线设计？），
结果出来就发现问题大了，现在又圆不过来。

为什么这样一个明显的错误能跳过测试环节？因为对于其他无线电专业的开发人员来说，这是常识，
在设计过程中会直接不考虑这类方案。但对于老乔来说，这不算常识。因为是常识问题，在专业测试过程中，根本没有人
去测试这个东西，所以他看不到测试数据。另外，估计是乔帮主过于强悍的个性，没有人敢向他说不，老板要跳火坑，
大家最好是闭嘴去好了。或者有谁没有闭嘴，早已被乔帮主炒鱿鱼啦。

原帖由小名于 20-7-2010 12:15 发表

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所有手机都会自动控制射频的增益。当用户感觉信号不好的时候，也就是最大发射功率也不能达到通讯要求的时候。
我的重点是ip这样的设计是个创新。他牺牲了信号稳定性和增加了设计难度来获得减少对人体的辐射。我比 ...

key · 发表于 21-7-2010 00:38:38

原帖由 wishpolo 于 20-7-2010 13:44 发表

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方向性和天线有关，和发射机没关系，手机使用的天线应该是全向天线，理论上各个方向信号的强度都还不错。微波场的计算很复杂，场分布和材料结构，微波频率都有很大关系。
iphone的那个1亿大暗室就是来测试天线各 ...

谢谢指点。结合你说的内容，我才发现之前了解的是“单振子”模型，实在惭愧。
我想再请教一下，
1. 象手机这种 G 级微波，是如何在障碍物中传播？
2. 另一个问题是，在近场区的感应区中，幅射场很小或无，这是不是正确的？
以17-33cm波长的GSM波为例，这个范围有多大？或者我的概念从根本上就是错的？
3. 无线幅射信号按半径的平方进行衰减，一般基站的位置会设计在半衰范围左右还是之外？
4. 我前面也提到一个推想，就是手机对收音机或电视或CRT显示器发出的干扰，是由其无线幅射导致的
还是由感应场的无功功率导致的？

谢谢。

key · 发表于 21-7-2010 00:39:50

估计乔帮主把手机当做FM收音机，通过引入外部天线来提高接收效果。

原帖由 四香油饼 于 20-7-2010 13:29 发表

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把天线暴露在人能接触到的地方，绝对是个设计上的失败。是科学向JOBS的偏执妥协的结果。

wishpolo · 发表于 21-7-2010 02:17:08

没关系，我试着用我懂的一点点无线电知识解答一下吧。

原帖由 key 于 20-7-2010 23:38 发表

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谢谢指点。结合你说的内容，我才发现之前了解的是“单振子”模型，实在惭愧。
我想再请教一下，
1. 象手机这种 G 级微波，是如何在障碍物中传播？
手机使用的频率有450,800,900,1800MHz等等，不一定到达GHz。这个和各个国家的无线电频谱分配有关系。
其实对于微波来说在障碍物中的传播路径都可以等效为电阻电容电感组成的电路，不同的障碍物对于不同频率的微波信号，就是不同的阻抗电路，可以看成衰减量不同。
2. 另一个问题是，在近场区的感应区中，幅射场很小或无，这是不是正确的？
以17-33cm波长的GSM波为例，这个范围有多大？或者我的概念从根本上就是错的？
偶也不知道什么是进场区，感应区，不知道怎么解释这些东东。
3. 无线幅射信号按半径的平方进行衰减，一般基站的位置会设计在半衰范围左右还是之外？
记得通信公司在布网的时候会拿着个频谱分析仪，开着车到处跑，哪里有信号盲区就在哪里补一个直放站或基站。其实基站的位置可以很近也可以很远，密集度和位置和基站的通信容量，功率，天线有关系，这个得让懂基站小区规划的人来解答了。
4. 我前面也提到一个推想，就是手机对收音机或电视或CRT显示器发出的干扰，是由其无线幅射导致的
还是由感应场的无功功率导致的？
无线电之间的干扰，很多是因为手机信号里丰富的谐波分量（就是不同频率的正弦波）进入接收机的电路，比如进入收音机解调电路后成为收音机的音频信号，从而造成干扰。最常见的例子是功放音响中听到的手机干扰，就是手机信号进入功放电路，可以理解成由于功放电路对高频信号高衰减，但对低频的音频信号则提高增益，于是就听到了手机信号里的低频段的卡啦卡啦的声音。

[ 本帖最后由 wishpolo 于 21-7-2010 01:27 编辑 ]

ubuntuhk · 发表于 21-7-2010 03:41:29

我的无线电知识也很业余，不过看iphone 4现在已经被众人踩在脚底，也斗胆来猜测一下iphone4的天线失效问题，我看到目前报道的解决方案主要是将裸露的天线和人体（手部）绝缘，所以推测主要原因是因为人是导体，当人手触摸到裸露的天线上时，改变了天线的振子长度（要知道3G频率大多是2GHz以上，已经是接近厘米波的级别了，即便是一个粗一点的焊点也可能改变天线的谐振频率），导致天线的谐振频率立即发生改变，因而天线的发射和接受效率都急剧降低，从而导致iphone 4的天线门事件。

附：关于天线的wiki中文词条：
http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%A4%A9%E7%BA%BF

ubuntuhk · 发表于 21-7-2010 04:03:16

这里看到一个说法，好像更合理一些：

http://www.macidea.com/viewthread.php?tid=21395

看见那个所谓“软件问题”真是扯淡。
视频没有假，解释有误。

首先，iPhone 2G/3G/3GS的天线是在机身下部的贴片天线，如果手挡住机身下部，当然会导致信号削弱，但是这和iPhone 4的信号问题是两个原因，iPhone 4的天线不再是贴片天线，围绕机身有三段天线，而信号削弱的原因是手连接了两个天线，导致两个天线耦合，这样谐振天线的频率发生变化，无法收发信号导致了信号弱，这个是硬件问题。无论软件怎样修复，都不可能解决谐振频率偏移的问题，打个比方，你把CD压缩成了 mp3，无论你的播放器多么强劲，它也不可能把音频的质量还原回CD的状态。

不要再纠结这个问题，已经购买了iPhone 4的，不碰那个接缝很简单，即便是碰了，你轻轻地碰一会也无妨，买一个Bumper可以很好地缓解问题。说实在的，工程师“忽略”这个问题很正常，这个设计很好，但是可能直到后期才考虑到这个问题，因为一切和天线有关的测试需要在微波暗室中进行，此时没有任何导体干扰手机，自然问题不会暴露；后期发现这个问题，只能靠改变接缝的位置来尽量避开问题是情有可原的。不过个人认为苹果的确没有PowerBook（飞机系列）时代用心了，包括iPod Touch 3的摄像头临时取消、Touch屏幕翘起、MacBook/MacBook Pro系列声卡杂音等等问题，都给苹果产品的质量敲响警钟。

准备买悉尼公寓 · 发表于 21-7-2010 22:35:03

看到大家热烈的讨论天线问题，我很开心。

论坛中似乎有一个叫radar的同学，应该会很熟悉吧

ubuntuhk · 发表于 21-7-2010 22:41:01

你也来一起讨论一下？

准备买悉尼公寓 · 发表于 21-7-2010 22:48:14

手机天线的设计不是很熟悉。
但不少同学的观点是有原则性错误的。
我不具体说了，因为记得不是很清楚。
我推荐的radar同学，是个很好的人选。

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