设计手法突变 iPhone 4内部令人吃惊（中）:大胆的天线设计中华矽智网SIPMall

自初代iPhone手机上市，已过了三年半。在世界上已经卖出了5000万台以上的iPhone系列手机的第四代产品，是美国苹果公司的“iPhone 4”。尽管不可比拟当初的新颖型，但拆开看时，还是发现其设计手法与此前完全不同。
“苹果历史上最成功的产品”——该公司CEO乔布斯给予了此评价的是2010年6月24日上市的“iPhone 4”。上市的三天内，全球销售了170万台。iPhone 4因采用全新的“iOS 4”系统，除支持多任务（multi-tasking）作业外，还配备了电子书应用“iBooks”和可视电话等功能，比前几代产品的易用性更高。
另一方面，iPhone系列也迎来了成熟期。iPhone 4发表时，乔布斯强调的是9.3mm薄的机身、高达326ppi的显示器分辨率等硬件性能指标（表1）。“强调性能指标，不太像是苹果的风格”，许多日本工程师这样认为。
然而，等待着日经电子拆解组的，是我们从日本软银公司买到的日本版iPhone 4（32GB品）内部的设计手法突变。在各个专门领域的工程师协助下进行的拆解调查，我们得以窥见其比以前大为精细的内部设计手法。
背景是薄型化和成本削减
“很像是日本厂商开发的终端”。观察了拆解后机身内部的工程师异口同声地说（图1），因为有与元件制造商仔细磨合的痕迹，也确认了为提高成品率而下的功夫。随处可见与以前那种可称之为“粗糙”的设计迥异的精细。
iPhone 4的零部件的照片、重量和成本如图所示。其中重量资料来自于日经电子的调查结果；而成本资料则来自于iSuppli公司的调查。
设计手法大变，认为是为了薄型化和降低成本。例如，主板上装有“如此形状以前还没有见过”（一位手机设计工程师）的特殊形状的无线LAN／蓝牙模块（图 2）。他说，“因要薄型化而安装面积有限，可以看出苹果事先对各机能区块事先精细地制定了尺寸和规格，并与部件厂商进行了细致的磋商调整”。相机模块也一样：使用了形状极为特殊的软性电路板，并将其复杂折叠后安装。
装在主板上的WLAN／蓝牙模块。因形状奇特，被认为是定制的设计。（点击放大）
锂聚合物充电电池可看作是体现了成本削减意图的设计。“iPhone 3G”等此前机型，充电电池以强力双面胶带粘贴在机壳上。但此次，电池是在主板上以连接器连接，并且，还装有一个树脂衬底以方便取下电池。
iPhone 4的锂聚合物充电电池带有可供取出的薄片等，可更换。而iPhone 3G的电池则以双面胶固定在后盖上。
电池以外的部分也同样，有数个模块以连接器相连，各模块则用螺钉固定在机壳上（图4）。这与以前多采用粘接剂和双面胶的设计迥异。多名工程师都说：“用了这么多螺钉的苹果制品还没见过”。
这样设计的目的似乎在于，能以区块为单位更换和修理，从而降低制造成本。例如，在出货检查时，若发现不合格品，则只需更换有问题的区块即可。而随高功能化的部件成本上升、中国水涨船高的劳动成本导致的制造成本持续增加，推动了这种设计手法的采用。
设计方法虽变了，但许多主要部件仍从与“iPad”等此前机型相同的供应商处采购（表2）。继续使用同一供应商的部件，除易于降低成本外，还有可缩短部件认定作业的时间，从而缩短设计时间的好处。例如，处理器就与“iPad”一样，认为采用了韩国三星电子制造的“A4”。
大胆的天线设计
iPhone 4设计上最创新的点可以说是天线。“为提高灵敏度”乔布斯说，将天线机能从此前机型的内部放到了在机壳侧面（图5）。一位天线工程师为之乍舌：“可真是吃了豹子胆”。
首先，手机网用的主天线，不仅在机壳的侧面，而是与手机内部的另一天线结合构成的。机壳侧面焊接着形状复杂的金属片，认为是用来支持各个国家不同的多个波段。
我们的天线工程师推测，之所以天线特意用2个部件组成，是“因为当需要微调频率特性等时，如果天线只是机壳部分，则需从模具开始重新制做”。实际上，手机内部的天线就装有认为用于调整特性的线圈和电容各1个。而据称其配备的电极作为支持多个频带的单体天线本身极小。所以将其看作是对机壳侧面天线起辅助作用的微调天线是妥当的。
但这一创新设计却产生了意想不到的副产品：因用户握住手机的方式，而发生了接收不稳定的现象，并因此而发展到集体诉讼的地步。这一“问题”很可能源于天线结构：接触易导致接收不稳定的手机左下方的狭缝附近，以及开盖端侧的露出的辐射电极，是两个天线的结合点
图中为iPhone 4的主/副天线的构造及电路图。由日经电子推测绘制。（点击放大）
而子天线（WLAN、蓝牙、GPS用）似用作机壳上端一侧的辐射电极（图5）。机壳最上方的辐射电极狭缝两侧的辐射电极侧的侧面部只配备了电源按钮，另一端则为耳机插孔、音量控制等。电源按钮与耳机插孔与音量控制按钮不同，在通信时不会用到。因此，似将天线与按钮类的位置皆作了调整，以便不影响通信功能。
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