2010年7月16日。俨然一副在业界所向披靡之势的美国苹果公司，召开了一次例外的事实说明会。内容是关于发售仅3天时间就在全球供货170万台的智能手机新机型“iPhone
4”的天线问题。
苹果在说明过程中，还拿出其他厂商的智能手机的实例来强调自己的正当性。苹果公司的主张到底是否正确？为了确认这一点，我们在专家的协助下，尝试对iPhone
4的接收灵敏度进行了测定。
“不推荐使用iPhone 4”。2010年7月12日，美国消费者团体发行的《消费者报告》（Consumer
Reports）杂志就接触iPhone4壳体左下侧面时信号接收灵敏度会变差的“天线问题”发表了上述声明。声明中表示，“在电波较弱的地方用手接触iPhone
4左下侧面的黑色缝隙部分时，信号接收灵敏度会显著下降至如同网络掉线一般完全断开。因此，不推荐购买iPhone4”（图1）。
图1 将壳体侧面用作天线
iPhone
4将壳体的侧面部分用作天线。结果，如果用手接触此处、接收灵敏度便会下降的投诉纷至沓来。（照片：（a）为中村宏，（b）为iFixit公司拍摄）
《消费者报告》对美国消费者具有强大的影响力。2010年4月，该杂志针对丰田“LEXUS
GX460”等车型表示“不宜购买”，最终导致丰田接连实施了被指车型的召回。此次受到指责的美国苹果公司也不敢怠慢，在《消费者报告》7月16日发布的当日，苹果就在美国召开了说明会。
在说明会上，苹果公司首席执行官乔布斯亲自登台，阐述了该公司的见解。乔布斯花费了相当长时间，强调了“天线问题在其他智能手机上也存在”这一观点。乔布斯通过视频展示了如果用手拿着加拿大Research
In Motion Ltd.（RIM）造的“BlackBerry Bold 9700”以及台湾宏达国际电子（HTC
Corp.）造的“DROID Eris”等4款机型的智能手机，天线柱的显示数会慢慢减少的情形。另外，乔布斯还强调iPhone
4的返修率比以往机型都要低。在此基础上乔布斯提出了以下解决对策：“虽然受到天线问题影响的只是一部分用户，但为了让所有用户满意，我们将免费发放护套”。
此次记者招待会结束后，被指名的RIM及宏达电子相继发表了声明。“将本公司卷入到（苹果公司）的失败中的做法令人无法容忍。我们的手机不需要使用保护套”（RIM）。iPhone
4的天线问题大有发展成一场席卷手机业界的论争之势。
苹果公司的主张是否抓住了问题的症结所在呢？在曾经在手机公司的研究所从事过天线研究的日本拓殖大学无线通信专业副教授前山利幸，以及该大学产学合作研究中心附属电波暗室的协助下，《日经电子》编辑部对iPhone
4的天线问题进行了验证。
苹果的主张是，①同样的问题也会在其他手机上发生，②如果佩戴专用的保护套，接收灵敏度就能得到改善。此次，我们通过测定手机的接收灵敏度，对苹果的主张进行了验证。
信号接收灵敏度的测定，通常利用设置在电波暗室里的虚拟基站来进行（图2）。测定的第一步，从将测定用SIM卡加工成与适合iPhone
4的micro
SIM卡同样尺寸开始。手指灵活的研究生一边确认SIM卡中嵌入的芯片的位置，一边谨慎地加工。将加工完成的测定用SIM卡装入iPhone
4之后，天线柱旁边的“无SIM卡”显示字样变成了虚拟基站的ID“00100”。
图2 利用虚拟基站测定灵敏度
在日本拓殖大学的产学合作研究中心附属电波暗室里设置虚拟基站，对iPhone
4的接收灵敏度进行了测定。（图为《日经电子》根据拓殖大学的数据制作而成）
为了进行对比，首先从非手持状态下iPhone 4的接收灵敏度开始测定。将iPhone
4固定在实验器具上，使其沿纵横方向各旋转15度，以便在3维空间内检测对于来自所有方向的电波的接收灵敏度。继iPhone
4之后，对苹果的上一代机型“i Phone 3GS”以及日本国内厂商造的翻盖式手机也进行了同样的测定（图3）注1）。
注1） 结合日本国内的通信环境，此次的测定频率设定在2GHz频带。
图3 非手持状态下的接收灵敏度大体相同
一边旋转iPhone
4、iPhone3GS以及日本国内厂商造的手机，一边测定3维接收灵敏度。图中显示越红的部分，接收灵敏度越好，越蓝的部分，接收灵敏度越差。测定频率采用2GHz频带。（图：拓殖大学）
测定的结果如下。表示接收灵敏度的TIS（Total Isotropic Sensitivity）的数值方面，iPhone
4为－106.7dBm，iPhone3GS为－107.
9dBm，日本国内厂商的手机为－105.7dBm。该数值越小，表示接收灵敏度越高。可以断定，包括iPhone
4在内的各款手机在非手持状态下的接收灵敏度大体相同。
iPhone 4的灵敏度降幅最大
接下来，为了调查人手的影响，我们采用模拟人手的实验用具进行了测定。用于调查人体对手机接收灵敏度等带来的影响的这种用具，在专家之间被称为“Phantom”（手模型）。通常，Phantom由与人体介电常数相同的材料制成注2）。
注2） 此次使用的是Microwave Factory公司造的手模型，采用了在聚氨酯泡沫（Urethane
Foam）中浸渍碳元素制造的材料（照片）。此外，还有陶瓷造的、以及内部密封有食盐水的Phantom。使用密封有食盐水的手模型时，在其内部插入温度计，即可测定因电波吸收而导致的温度上升情况。
此次采用的手模型是一种特殊产品，其特点是表面具有导电性。因此，比一般的手模型更容易再现直接用手接触手机的状态。苹果公司拥有的手模型是什么材料制成的呢，笔者很想知道。
将手模型放好，使其接触到iPhone
4上出现问题的、机身左下侧面的黑色缝隙部分。由于实验器具的限制，在手模型握持手机的状态下无法进行纵向的旋转。因此，只测定了水平方向的旋转。
其结果是，正如苹果公司主张的那样，因人体影响而出现的接收灵敏度下降，的确在每个手机上都出现了。当手模型握持手机时，相对于与虚拟基站相连的测定用天线的不同方向，iPhone
4的接收灵敏度恶化了约5～28dB，iPhone 3GS恶化了约3～25dB（图4）。特别是iPhone
4，在几乎所有的测定点都恶化了10dB以上，其下降程度比其他手机都要剧烈。iPhone
3GS下降10dB以上的，只发生在一半的测定点。与其形成对照的是，日本国内厂商的翻盖式手机最大只下降了10dB。显然，翻盖式手机由于天线的位置比手持处高方，因此灵敏度的下降较少。
图4 如果握持在Phantom中，这接收灵敏度变差
将手机握持在模仿人手的Phantom中时，iPhone 4的接收灵敏度降幅最大。（图：本刊根据拓殖大学的数据制作而成）
据前山介绍，如果接收灵敏度有6dB的差别，就相当于从基站接收电波的距离缩短一半。也许正因为如此，iPhone 4与iPhone
3GS、乃至与普通手机的接收灵敏度之差，在用户来说会感到有很大的差别。
那么，如果戴上苹果公司免费分发的iPhone 4专用护套“Bumper”，接收灵敏度的下降会减轻吗？实际给iPhone
4戴上专用护套，并让手模型握住，发现接收灵敏度改善到了与手模型握持iPhone
3GS时几乎同等的水平。看来通过佩戴护套，接收灵敏度的问题能够得到解决。
苹果拥有豪华的实验设备，18位博士负责天线开发
苹果公司在记者招待会上公开展示了该公司引以为豪的天线试验设备。巨大的电波暗室、大到可以容得下一个人的3维测定装置（多根天线呈圆状配置）以及用于远区场测定的远区场电波暗室等，全都是昂贵的设备（图5）。
图5 苹果公司对外公布的天线试验设备
苹果公司公布了全部17个测定室中的3个测定室。（照片：转载自苹果公司的Web网站）
苹果公司透露，在此之前曾投资1亿美元，完善了包括上述三个暗室在内的17个测定室。“日本厂商几乎没有一家拥有这么多设备”（前山）。另外，苹果称有18位博士学位获得者负责天线的开发。
“在拥有这么多设备及人才的情况下，为什么却未能在产品出厂前掌握问题所在呢？”。前山发出了这种疑问。只要是天线技术人员，应该很容易想像得到在人手接触的壳体外侧设置天线发射器的风险。果真是苹果公司事前没有预测到吗？抑或，是苹果断定这种影响很轻微？
对接收灵敏度的关注度逐渐提高
苹果在iPhone
4上的目标是，通过将天线设置在壳体侧面，力图实现崭新的外观设计、以及接收灵敏度的提升。前山一方面给予了“将天线外置的创意很棒”的好评，另一方面又送上了“希望做得更彻底，完成度更高一些”的鼓励之词。
iPhone
4的天线问题变成了一个契机，用户对于手机、特别是智能手机接收灵敏度的关注度由此变得高涨。此前，各手机厂商也都没有公布各款手机的接收灵敏度。然而，事实是不同的手机在接收灵敏度上存在差异，根据握持方式的不同，接收灵敏度也会发生变化。iPhone
4使得这一切大白于天下。
今后，手机会向多功能化进化。由此，天线的设置位置将会受到限制，设计难度可能会越来越高。今后，天线技术人员也许面对的不仅是这些技术难题，还将面对用户的严格监督。
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