iPadを分解し、その無線関連実装を分析する今回の企画。分析を依頼した大手携帯端末メーカーの技術者との会話形式で話を進めていく。第2回は、3Gアンテナについて取り上げる。iPadがサポートするのは、GSMあるいは3G/HSDPA向けの850MHz帯、900MHz帯、1800MHz帯、1900MHz帯、2100MHz帯。これらの電波を受信するようにアンテナが設計されている。iPadではそのきょう体の大きさを生かし、2個の3Gアンテナを使って受信性能を上げるダイバーシティ方式を採用している。これは従来のiPhoneにはなかった特徴だ。このほか、単一機種で世界中に展開するため、マルチバンドアンテナを採用している。

受信専用のアンテナを追加してダイバーシティ方式を実現

3Gアンテナについてですが、何か特徴はありますか。例えばiPhoneと比べた場合、どのような違いがあるのでしょうか。

 iPadでは、二つのアンテナを利用するダイバーシティ方式を採っています。iPhoneはダイバーシティ方式は使っていないので、これはiPadならではの工夫と言えるでしょう。

 3Gアンテナは2個あります。液晶モジュール側に付いている3Gアンテナ1は、送信と受信の両方を受け持ちます。基板があるきょう体の方に取り付けられている3Gアンテナ2は、受信専用と推測できます(写真1)。このように、受信専用のアンテナを追加して、受信側をダイバーシティにする手法はiPadに限らず、最近の様々な機種で良く見られます。

片方のアンテナは受信専用とのことですが、それはどこから分かるのでしょうか。

 こちらの3Gアンテナ2は、3G基板の背面にあるLNAらしきチップにつながっているため、受信専用の可能性があります(写真2)。LNAはLow Noise Amplifierのことで、受信信号を増幅する機能を持った部品です。アンテナに近ければ近いほど特性は良くなるので、専用に背面へ持っていったのではないかと推察できます。

写真1●3G関連の実装の詳細
3G関連の処理に必要なチップは、右上の基板(3G基板)に集められている。GPS関連チップも同じ3G基板上に実装されており、3G基板を持たないiPad Wi-FiモデルではGPS機能を使えない。
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写真2●受信専用の3Gアンテナ2
受信専用の3Gアンテナ2は、受信した電波のノイズを低減する「LNA」に接続されている。
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なぜ最近、受信の方をダイバーシティにする実装が増えているのでしょうか。

 携帯に限らずPCでも同じだと思いますが、そもそも送信するよりも受信する方のデータ量が多いため、海外のチップメーカーのプラットフォーム自体、そのような回路構成になっていることが多いのです。HSDPAなど、下りの伝送速度が速くなってきて、ダウンロードするデータ量も増えてきたということも背景にあると思われます。

 iPadは特に利用するコンテンツの受信が非常に多いため、スループットを上げてユーザーの待ち時間を減らすといった意図があるのでしょう。

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