iPhone 4 的天線問題技術分析
這篇測試中有價值的訊息僅為︰「弱信號下，購買來的 3 台 iPhone 4 會丟失信號，而 iPhone 3GS 和 Palm Pre 不會。」
測試者用指尖按住 iPhone 4 左側底部的「死點」，為什麼不使用正常的握持姿勢測試？AnandTech 類比了 5 種握持方法 ─ 正常持機、用力握緊、平攤掌心等。消費者報告的測試過程是什麼樣的？有像 AnandTech 一樣多次測試取平均值嗎？類比基站環境下的弱信號是多少，-113dBm 附近還是其他的數值？更重要的是，用什麼姿勢把持對比測試用的 iPhone 3GS 和 Palm Pre？這兩台測試機的天線位於機身底部，天線外是絕緣殼，因而沒有「死點」，但握姿不同，同樣也會影響信號接收，不妨參考 AnandTech 的對比測試（iPhone 3GS 和 Nexus One）。既然沒有死點，如果測試機用的是正常握姿，為什麼 iPhone 4 不使用相同的姿勢？而他們完全沒有提到對比用機的測試方法，所以這個結論值得懷疑。
另外 Geohot 尚未打算發布 iPhone 4 越獄軟體，而且蘋果已經在 iOS 4 中移除了現場測試（Field Test，即工程模式）的有關檔案，那麼，消費者報告是如何準確的測量 iPhone 4 的信號接收強度呢？（測試所附的視頻上顯示有一台 GSM 測試儀器，該儀器和 iPhone 4 之間沒有連線。目前，該視頻似乎已經無法訪問。）期待電子工程的專家能解答這個問題。
設計沒有錯
不太了解事情過程的讀者先看下圖︰
這幅圖來自谷 歌趨勢，橫軸是時間，縱軸是搜索量指數，關鍵字是「iPhone 4 天線問題」。人們最早知道 iPhone 4 有信號接受的問題是在正式發售以前，一些用戶提早拿到了手機，也就是在 6 月 23 日。之後，該話題的搜索量指數猛增，不過在正式發售的第二天後指數開始回跌，然後數日內維持在一個穩定的數量，並在蘋果 7 月 2 日發布軟體修複的官方聲明後繼續下跌（本站編譯了約翰‧格魯伯對 此聲明的解讀。）。這至少可以部分地說明一件事︰如果 iPhone 4 的信號問題真的有媒體說的那麼嚴重，隨著售出的 iPhone 4 越來越多，為何搜索指數一直在下降呢？
iPhone 4 有信號接收的問題，但這個問題被誇大了。
一些 iPhone 4 用戶，包括本站的讀者也表示，iPhone 4 的信號更好了。沒有錯，蘋果在 iPhone 4 中使用了靈敏度更高的基帶晶片。對於 UTMS（3G）設備，手機回饋的最佳信號強度是 -51dBm，在基站附近可以得到這個數字，而在失去連接之前手機所能接受的最弱信號強度是 -113Bm。在 AnandTech 的測試中，弱信號下（-113dBm）iPhone 4 的表現比 iPhone 3GS 更好。
蘋果在 7 月 2 日的聲明中說︰
我們已經回到實驗室裡對於一切問題進行了反覆測試，結果並無二致── iPhone 4 的無線性能是我們所有手機產品中最出色的。
蘋果沒有說錯，了解這一點才能繼續探明事情究竟錯在那裡。這件事是兩個問題，第一個是天線設計是否有錯，第二個是蘋果自己提到的信號顯示算法問題。
必須分開看︰天線設計沒有錯，這點會在下文中解釋。蘋果栽在信號顯示算法上。通常，手機廠商均衡地劃分信號指示器的強度，這很容易讓用戶認為，信號 大小之間是線性關係。看下圖︰
這是 AnandTech 對 iPhone 4 的測試結果。信號格線性遞增，但第五格（最高格）所代表的信號範圍從最大值 -51dBm 一直延伸到 －91dBm，而最低格僅覆蓋 -107dBm 至 －113dBm 的範圍。蘋果刻意增大了滿格信號覆蓋的範圍，致使用戶產生了「信號一直很好，但一握就立刻變差」的錯覺，或這么說︰持機後 iPhone 4 的信號的確下降了，但沒有信號指示器變化的那麼劇烈。
據測試，緊緊地握住 iPhone 4 會衰減 24dB 信號，這是最糟糕的情況。在這種情況下會有兩種截然不同的結果。1、手機在基站附近，假設原始信號強度是 －60dBm，抓緊手機後衰減 24dB，信號強度剩下 -84dBm，但仍在第五格（－51dBm 到 －91dBm）的範圍內，因此 iPhone 4 依舊顯示滿信號。2、現下換一個信號差一些的地方，假設是 －80dBm，衰減 24dB，信號強度剩下 －104dBm，你會發現，iPhone 4 的信號格很快從滿格降到了 2 格 ─ 衰減同是 24dB，但信號指示器的行為和它線性的圖形特徵失調。
以往 iPhone 的天線在機身底部，外部有絕緣的塑膠殼，而手弓形成了讓天線得以正常工作的空間，所以這種「誇張」的信號顯示算法在之前的機器上表現不明顯，但握緊任何手 機都會衰減信號的說法，是沒有錯的。如果蘋果一開始就不用這種算法，或者在 iOS 4 中對 iPhone 4 使用「正確」的算法，絕不會有今天這種喧囂的場面存在。另外，iOS 取的是 10 秒平均信號，意在弱化信號驟然變化的表象，實屬掩耳盜鈴之舉。
耍小聰明總會付出代價。而且，既然採用了更靈敏的基帶晶片，何必好上加「好」？
是妥協，不是失誤
AnandTech 的 iPhone 4 評測中有這么一句話︰「射頻是洪水猛獸。」工程師不斷修正天線，增加或減少長度以接近最優的結果。它的行為古怪，所謂最優也只是相對，例如握緊 iPhone 4 居然增加了 5dB 至 10dB 的 WiFi 信號強度，超乎常人理解。
iPhone 4 的天線設計是多方妥協後的次優結果。
先從聯邦通信委員會 FCC 說起，FCC 嚴格限制手持設備的發射功率，它使用「特殊吸收率」（SAR）一值來度量。早期的手機天線位於機身外部，後來越做越短，最終消失不見，集成到了機殼中。為 了滿足 FCC 的測試要求，現代手機的天線幾乎都設計在底部，遠離頭蓋骨的位置。而手的位置在頭部之下，人們持機時自然握住手機底部，而非頂部。
但 FCC 的測試過程存在一個問題，它要求受測手機貼近頭部，但卻不考慮手持對天線的影響（它假設人手是絕緣體），AT&T 也是如此，手機需經過和 FCC 相似的測試，才准許入網，同樣不考慮手持影響。因此，天線設計的要義漸漸變得為了滿足測試結果，而不大考慮信號收發的效率和人手影響了。顧此而失彼，這是 第一個妥協 ─ 蘋果為滿足 FCC 的要求，又不想喪失產品的特性。
第二方是 AT&T。無線通信系統由許多基站組成，測試信號強度時，需要確定手機是連接在單個基站上，還是在不同的基站間切換。基站方位、周遭地形和小區呼 吸都會影響到信號接收。如上文所說，信號同屬滿格狀態，但在不同的測試地點抓緊 iPhone 4 後，有的仍為 5 格，有的降到 2 格。因此，雖然無法證明 AT&T 的影響原素有多大，但顯然也無法証偽。
第三方是蘋果設計團隊和喬布玆。為了新設計和美感，而做出功能上的妥協。
失諧和衰減
天線工程師史賓社‧韋布（Spencer Webb）在博客中寫道，握住手機天線會產生兩個截 然不同的後果︰失諧和衰減。
可以這么理解失諧（Detuning）。想像一只空的紅酒杯，用叉子去敲擊，然後酒杯發出某個頻率的響聲。如果往杯子裡倒入一些紅酒再敲，響聲的頻 率會發生改變，變得更高了。
這對天線來說也是一樣。天線在其工作頻率上共振，當人們把手放在天線上時，等於載入了大量的含鹽分的電介質（Dielectric），這會降低天線 的共振頻率，並影響其以特定頻率發射信號的能力。如果天線寬度很窄的話，甚至可能癱瘓它的工作能力。通常，稱小型天線為窄帶，大型天線為寬帶，你可以用波 長的概念來理解。因此，這就是為什麼失諧是用手觸碰天線後產生的首個不良後果。對所有的天線都是如此。
接著說衰減（Attenuation），或稱損耗。因為人手是電介質，因此它比空氣更容易聚集電場。這被稱作介電常數（Dielectric Constant），人手的介電常數很高，大約是 12 或 20，依飲食和肥胖程度的不同而變化。然而手部也是導體，雖然不是良導體，但足夠讓你嘗到電擊的滋味了 :p 。
我們稱這種非良導體為「損耗」。 當射頻能量穿過人手或頭部時，部分會轉化成熱量，這就是 SAR 的由來，當手握緊天線後，這種效應會減少信號射出的能量。這就是觸碰天線的第二個影響。
總結，失諧減少了電路發往天線的能量（反之亦然）；衰減將射頻信號轉化為熱量。
膠帶解決不了問題
一件有趣的事情是，無論電工膠布、透明膠或其他什麼「絕緣條」都解決不了按住「死點」後信號衰減的問題。僅憑此，即可證明「消費者報告」的草率和不 專業，因為「消費者報告」在那篇評測的文末建議 iPhone 4 用戶用膠條遮蓋以緩解症狀。
再次請出天線工程師史賓社‧韋布︰
在這件事情上，重要的是弄清楚我們討論的是天線中的射頻電流（RF Currents），而不是直流電（DC）。如果用一段絕緣且薄的膠帶蓋住 iPhone 4 的左側黑條，將不會有明顯的改善。這是因為，雖然這段膠帶有效的隔阻了直流電（0 赫茲），但是高頻振蕩的射頻信號（1GHz，即 10 億赫茲）卻能使其成為一只大號電容器。
電容器的基本構造是兩片導電板中間隔著一層絕緣體。當電容量足夠高的時候（導電板面積越大，或絕緣體越薄時），便形同短路。
韋勃後來用朋友的 iPhone 4 做了測試，結果佐証了他的預測 ─ 膠條沒有效果。
其他言論
科技博客作者，TowerGroup 的首席分析師鮑伯‧伊芳根（Bob Egan）認為「消費者報告」的測試存在「固有缺陷」，「幾乎不能算做科學」。
他寫道︰ 「看過這份的報告後，我認為他們不受控制而且不科學的測試方法，和其他許多博客已經做過的測試一模一樣。」
總結
iPhone 4 的硬體設計沒有缺陷，是屈從各種約束的結果。握緊任何手機的天線都會受到信號衰減的影響，iPhone 4 將天線移到側邊加重了衰減程度，再加上錯誤的信號顯示算法，放大了這個問題的嚴重程度。
測試顯示 iPhone 4 的信號接收能力比以往的 iPhone 更強，許多用戶也有相同的體會，這是因為 iPhone 4 的基帶晶片更加靈敏。
現代傳播有可能放大一個問題的嚴重程度，但只要細看「消費者報告」粗糙的評測文章，關注科技媒體的讀者通常能夠產生一些懷疑。比起一個篤定的結論， 人們更需要了解測試過程是否科學。
別盯著在弱信號條件下的連接問題，看看 IPS 視網膜顯示幕，看看 iOS 4 諸多新增特性，看看增大一倍的內存、背照式攝像頭、三軸陀螺儀、更快的 GPS 定位速度、iMovie for iPhone、iBooks、Facetime、A4 處理器、容量更大的電池、音質更好的揚聲器、去噪音麥克風、還有，更靈敏的基帶晶片、增強型 HSDPA 提升了近 1 倍的下載速度、HSUPA 提升了 10 倍上傳速度、關乎用戶體驗的 3G 網路延遲時間也縮短了很多。真的不可思議﹗
iPhone 4 是一部偉大的手機﹗
但請蘋果先免費為每一位 iPhone 4 用戶發送塑膠套。
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