新iPhone信号有救了?我们从天线进行了深度分析

楼主:钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:14:01 点击:267 回复:17
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  极客君最近看到一则喜大普奔的消息,事关iPhone的信号

  苹果分析师郭明錤发布了一份关于供应链的新报告,涉及2019年和2020年的iPhone

  关于今年iPhone的天线,分析师称,由于供应商和技术的转变,iPhone的天线结构将发生巨大变化




  

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楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:15:22
  2019 年的 iPhone 将使用一种改良型的PI(聚酰亚胺)天线结构,即Modified PI(MPI)

  我们知道iPhone X上苹果使用了全面屏设计,增强了视觉冲击力

  但屏占比增加的同时也对手机内部布局提出更高标准的考验,其中就包括天线的设计,当然这个考验在所有全面屏手机上都存在


  

  △全面屏手机天线净空区的变化

  天线是接收和发送信号的设备,是无线通信最关键的零件
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:16:30
  看它看起来没啥制造难度,但是设计和构造需要考虑很多因素

  就像楼房,从外面结构来看并不复杂,但实际上内部结构布局,整体地理位置涉及到方方面面,建筑,可是一门大学问

  对于事物,我们往往只能看到表面


  

  △iPhone 6的天线【图片素材来自于GeekBar】
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:16:54
  手机天线属于全向天线,在水平方向上任意位置都能均匀辐射信号

  

  说着简单,怎么做到呢,其中一个要求便是留有足够大的空间(净空区),并且不能有屏蔽和干扰

  我们知道金属会对信号,也就是电磁波产生屏蔽,因此它不应该在天线附近存在

楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:17:54

  我们又知道在曾经某一段时间内,全金属的设计在手机圈里掀起一波热潮

  当然,除了万年塑料的三星,不过三星后期也退出过全金属机型,这就是后话了

  前面说了,金属对信号有屏蔽作用,为了解决这个问题,手机厂商是怎么做的呢
  
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:18:34
  最常见的便是在金属后盖上进行注塑,例如iPhone 6以及后来相当大一部分的国产机型都采取了这种白带设计



  


  至于后边新推出的微缝天线这边我们就不再讲了,你只需要知道,金属,对信号来说不是个好东西

  但你想啊手机内部不可能只有盖板是金属啊,当然,因此天线净空区范围内不应该出现金属器件

  信号的干扰方式有两种,辐射型和传导型
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:20:21
  前者是来自于电磁场的干扰

  举个例子,当你手机产生的电磁场靠近别的手机信号产生的电磁场,势必会产生一定的干扰




  

  后者则是属于传输电路的信号干扰,包括导线、电源、电阻、电感、电容等内部元件

  天线都是缠绕在手机的上下边框部分,但由于推崇全面屏,留给天线的净空区不断在压缩

  一方面天线离金属中框更近,一方面净空区又受到因为全面屏化要求更高集成度的其他器件挤压

  那叫一个惨,其实大家过得都挺不容易的,挤挤就过去了




  

  以往留给天线的净空区在9mm以上

  但随着上下边框越做越窄,现在已经剩不到3mm...
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:21:28


  
  在不断的压缩之下,天线的效率下降,最终影响的则是整体发射能量(TRP)

  这里我们需要讲到一个原则,天线越长,能覆盖到的信号频段越低

  因此,在净空区减小的情况下,天线变短,原本能覆盖到的低频段可能会出现TRP偏低的情况,导致不符合运营商的标准


  




楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:24:06
  苹果是怎么做的呢

  为了在更加有限的净空区内保证信号质量

  苹果在iPhone X上首次使用LCP(液晶聚合物)天线,用于提高天线的高频高速性能并减小空间占用

  先来认识下LCP,液晶聚合物(LCP)是一种新型热塑性有机材料,可在保证较高可靠性的前提下实现高频高速软板

  
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:25:17
  而之前的iPhone或者说大部分手机用的则是PI(聚酰亚胺)软板天线

  LCP对PI有以下优势

  LCP拥有更强的弯折性,能减小天线尺寸,省去同轴电缆,提高空间利用率

  LCP在高频率下的介电常数稳定,正切损耗小,因此对信号的损耗比PI小十倍,能保证高频率信号下保持高性能输出


  
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:26:07
  通俗地讲就是,LCP相当于王者级玩家,可以适应高端场次的输出需求

  而PI只是个钻石段位,一旦比赛级别升级,它的输出就跟不上节奏

  要知道,根据5G发展路线图,未来通信频率将有两个阶段的频率提升

  第一阶段,在2020年前将通信频率提升到6GHz,也就是常说的sub 6G,根据3GPP的定义,这个频率属于5G的低频

  频率从450MHZ到6000MHZ,共有255个频段


  
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:26:30
  第二阶段的目标是在2020年后进一步提升到30-60GHz,即毫米波的范围(mmWave),频段则是从257-511

  而目前4G的频率是多少呢,详见下图


  
  

  可以看出,主要还是集中在低频段,当然其中大部分频段和Sub 6G其实也是重合包含的

  (方便前期联合组网)
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:30:42
  因此,我们可以说,在未来,网络都是超高频的天下,所以说LCP是适用于未来的天线基材


  

  那为什么在这个时间节点上,苹果要改回性能相对更差的PI软板呢
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:31:32
  前面说了,在2020年,我们都是大力发展Sub 6G,5G的低频。在这个频段内,PI的性能依然能够胜任需求

  其次,苹果使用的是Modified PI,改良型的天线

  据说由于改变了氟化物配方,在10-15GHz高频信号上的表现已经与LCP天线几乎一致,何况这个频率我们在相当长一段时间内都用不到


  
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:32:11
  再者,则是出于供货和价格的考虑。LCP虽好,奈何工艺复杂,成本高

  此外生产良率低,为了满足iPhone庞大的供货,需要提高成品率,牺牲天线性能

  尽管理论性能高,因为生产因素实际表现并没那么出色,反而被认为是拖累去年iPhone信号的元凶

  另外我们也不能忽视改用MPI所带来的供货优势,目前能生产LCP的厂商并不多,而在更换MPI后,供货商能达到5家

  这无疑能增强苹果的议价能力,让苹果更具话语权


  
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:32:28
  但由于新增UWB(超宽频)和Docking(底座)功能,预计新iPhone的天线成本增加10%-20%

  根据天风国际预计,今年将改用4组PI天线搭配2组LCP天线

  目前的iPhone Xs系列则是使用6组LCP(由于新增了4×4 MIMO,天线数量增加到6组)


  

  当然,对于消费者来说,我们最关心的是,新iPhone的信号能否改善,在更换新材料之后有没有可能呢
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:33:36
  我认为是有可能的,根据当前说法,MPI能提供LCP的性能,并且在供应链上更具优势

  而苹果在更换材料之后势必需要重新进行天线的设计,在有前车之鉴之后,我们应该相信苹果能给出更好的解决方案


  

  早在iPhone 4时期,苹果也曾在信号上栽过跟头,俗称“死亡之握”,但马上他们就在iPhone 4s上解决了这个问题

  
楼主钻洞的蚯蚓 时间:2019-05-09 16:33:46
  此前高通已经和苹果就专利问题和解,高通重新成为苹果的基带供应商

  不过我们最早能够在今年或明年的5G iPhone上见到高通和苹果的合作

  高通拥有比英特尔更强的技术积累,以及更好的网络兼容性,对此我们不必怀疑

  信号更好的iPhone,你期待了吗?

  5G的iPhone,你又有多期待呢?
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