5G发展正在如火如荼地进行,多款5G手机已问市,但只有少数几款手机能够提供所有可用频谱,而且仍存在消耗列空间(column space) 的问题。
目前可获得的28 GHz的mmWave波段对消费者市场来说是全新的。更高的频率,例如超高频,EHF( 30至300千兆赫兹的名称),可能会在未来出现。但人们希望在接受这项新技术之前了解潜在的健康影响。
虽然5G频谱的上游提供了更高的潜在带宽和开放频率分配给蜂窝服务,但这个频率范围受到非常高的大气衰减。为了将用户平稳地连接到基站单元,在天线上就需要更高的输出功率。
但露天衰减只是问题的一部分。使用mmWave会产生另一个问题。用户的身体也会吸收射频能量。(先暂且不考虑mmWave能量的潜在生物反应)。无论用户是否会体验到物理效果,5G的射频信号传播势必会受到影响。
在最初考虑将5G天线模块放置在手机中时,设计人员考虑了大多数人用右手的习惯,以及语音通话时放置在头部的位置。所以,5G天线放置的手机设计将优化人们在低头玩手机的姿势。但手机仍然需要能够连接在那些罕见的场合,能够对不断变化的环境作出反应。
我们知道MIMO和波束形成技术被用于连接在基站和用户设备或UE的两端。为了确保各自的天线阵列集中射频能量,最大限度地提高两端接收到的信号,手机发射塔和手机将共同工作。然而,还有另一种机制,可用于信号阻碍物体附近的手机。这一点在最近对iPhone 12的评测中得到了强调。
在SystemPlus对iPhone12的拆解中,为我们提供了有价值线索。
SystemPlus 表示,“在苹果的iPhone 12系列中,我们发现了一个从未见过的5G mmWave系统。该系统是为实现高速通信和人身安全而设计,全部由一个芯片组控制。
iPhone 12的另一个5G天线,USI全集成模块与封装天线(AiP)虽然与高通第二代QTM525 5G mmWave天线模块非常相似,但存在显著差异。但我们发现在第二个iPhone天线阵列中也有一些更有趣的东西。
SystemPlus注意到,里面单一的射频前端模块是被用来驱动USI AiP模块以及逻辑板下的第二个无源相控阵天线。这第二个天线使iPhone 12有别于其他手机的设计。我们不太可能在5G iPhone和竞争对手之间对蜂窝连接性能进行比较,但它能够透露更多苹果的独特设计理念。
除了被动天线,还有SystemPlus所描述的“安全考虑”。高通SDX55M调制解调器和SMR526中频芯片组控制的第三个组件是mmWave雷达。该雷达的功能是探测“任何人体接近时,限制来自5G毫米波通信系统的辐射。”
这是否是苹果所考虑的将康问题,导致他不惜血本增加了这一种昂贵的额外成分,以限制人类接触mmWave能源?有可能。另一种,可能是为了不浪费能量,iPhone会检测近距离吸收器和漏斗射频能量转移到另一个阵列上。在5G时代,移动设备的功耗是每个人的心头之患。苹果显然想要最大化电池的性能。据推测,他们还想限制或消除集中的mmWave射频能量对其用户的接触。
高通在5G方面推出了多种技术和产品,尤其是射频设计,由于附近有额外的吸收器,它将继续解决天线射频功率的控制问题。《快速检索专利》披露了一项名为“检测人体器官的雷达”的专利。“这个最近发布的应用程序揭示了SystemPlus公司提出的方法——通过雷达探测到人体部位的接近,从而让设备确定发射射频信号是否安全。”
可以肯定地说,SystemPlus对iPhone 12 mmwave雷达及其功能的分析是正确的。不过,就像AiP模块一样,高通的RF设计到底在哪里结束,苹果的设计到底在哪里开始,我们仍有疑问。幸运的。总有更多的列空间要填满。