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探营中兴研发中心:一台5G手机如何诞生

2019-11-06 14:02:13  来源:搜狐科技

6月6日,工信部向中国移动、中国联通、中国电信和广电下发5G牌照,正式开启5G商用时代。为了全方位报道5G,在成功举办《元年·潮湃 首届搜狐科技5G峰会》之后,搜狐科技重磅推出了《5G先锋圈》,通过“5G大探营”、“5G大讲堂”、“5G大扫描”、“5G先锋100人”等多个子栏目,清晰展现5G的勃勃生机。

我们将探访,走进企业,走进研究机构,追寻最前沿5G技术、应用场景。

我们将开课,邀请顶尖专家、企业高管,为公众答疑解惑。

我们将扫描,梳理产业链中顶尖公司的5G大战略。

我们将记录,记录产业最前沿的研究者、企业家,他们在5G上付出的努力。

本文为“5G先锋圈”系列报道“5G大探营”——中兴西安研发中心。

文 | 搜狐科技 马文玥

说起西安,相比“热门网红城市”的标签之外,更为重要的是西安已经发展成为我国新兴电子信息产业高地。三星在这里建厂,华为、OPPO在这里成立研发中心,中兴手机研发一半资源也在这里。

今年5月,中兴首款5G旗舰机天机Axon 10 Pro发布。从2018年8月立项到2019年5月发布,处在恢复期的中兴短时间、高效率地完成了5G手机的研发工作,中兴速度的秘密就藏在中兴西安研发中心。

值得注意的是,中兴天机Axon 10 Pro 5G版还是目前全球最轻薄的5G手机。

业内关于5G手机研发有三大技术难点:天线、发热、续航。5G手机电路规模要比4G的电路规模增加25%,热源更加集中,高功率的5G模块需要配备更大的电池,这些都对手机空间提出了新的要求。在保证尺寸的前提下做到超薄机身,中兴天机Axon 10 Pro 5G版不仅要完成5G任务,还要以 “不变外形,不减电池,不加大主板面积”的高标准完成任务。

中兴天机Axon 10 Pro 5G版究竟如何从实验室的一步步走到消费者手中?搜狐科技受邀走进中兴通讯西安研发中心和组装生产基地,揭秘一台5G手机的诞生。

中兴天机Axon 10 Pro 5G版内部结构打开中兴天机Axon 10 Pro 5G版的背板,其中分列在机身上下部的十个银色元件是藏在5G手机中的10根天线。与4G手机不同的是,中兴天机Axon 10 Pro 5G版的天线采取了非常复杂的几何图形设计。

形状是直观的不同,内部精巧的绕线设计才是关键。5G手机的天线数目比4G手机多出一倍,此外,天线还要远离金属元件、电池、摄像头等不相干的零部件对电磁波的干扰,留出“净空区”,5G手机净空区只有1.8个毫米,这对手机研发的挑战前所未有。

此外,增加的5G模块不仅占面积,功率也很高,想要支持非常高的吞吐速率,必然会带来大功耗。为解决大功耗所配备的一块4000mAh的大电池,进一步挤占内部设计空间。

中兴天机Axon 10 Pro 5G版天线绕线方式采取了3D堆叠的内部结构,“净空区”问题的解决依靠RDS工艺,虽然行业中其他手机厂商也有用到此类技术,不过中兴透露,中兴天机Axon 10 Pro 5G版能做到比对手更薄,“这里还有包含自主知识产权的一些技术,填补了行业内的一些空白”。

3D堆叠的绕线方式将多出的25%的电路“盖了一层楼”,可以想见的是z轴的发热加重。中兴为此研发出了相变屏蔽复合材料,兼顾屏蔽和散热。

微波暗室5G手机天线性能最终需要通过模拟覆盖全国的各个5G频段的考验。中兴西安研发中心内部搭建专业的全电波天线测试系统,即通过这个用海绵包裹起来的“微波暗室”,这些看似海绵的锥状物体其实是吸波材料。

天线的测试还需要模拟的人工头来模仿人在接打电话状态下的真实影响。人手持握手机的方式、手和头之间的关系,都会对天线的排布造成影响。

电磁照射比吸收率(SAR)测量天线数目比4G手机多出一倍,人们对5G手机的辐射自然有了更大担心。虽然目前未有任何证据表明智能手机电磁辐射值对人体造成伤害,中兴电磁照射比吸收率(SAR)测量却从未中断。中兴研究人员提示:如果消费者仍有担心,可以尝试接打电话时使用耳机,减少手机和头部接触,或者站在离基站近、信号好的地方接打电话。

防水测试当5G手机研发有技术难点全部得到解决并测试通过之后,事实上对一台5G手机真正的考验才刚刚开始。接下来中兴天机Axon 10 Pro 5G版还会经历各类“残酷”的环境测试、耐久性测试等,才能最终进入组装生产环节。

图中为二级防水测试,多次“被雨淋”的中兴天机Axon 10 Pro 5G手机确保在5-6年的时间内都不会出现老化情况。

沙尘测试沙尘测试与防水测试同属于极端环境测试,一台中兴天机Axon 10 Pro 5G手机要在24小时内连续经历72次、每次15分钟的吹沙考验后,保证基本功能无异样。

按键耐用性测试&显示屏点压测试按键耐用性测试和显示屏点压测试虽然具有相似之处,但二者的测试目的完全不同。按键耐用性测试易于理解,而显示屏点压测试主要针对安卓机在长期使用后面临的卡顿问题而设置。

画面中,机械手点击手机中的各个应用软件,高清摄像头会全程记录并回传至电脑进行分析,测试在模拟手机使用18月后的老化情况。要保证老化前和老化后的一个冷热启动时间以及平滑性前后差距不能超过10%,这台手机才能最终走出这间实验室。

重复跌落测试&钢珠冲击测试重复跌落测试将手机用吸盘固定于约1米左右的高度,随后让其自由下落,手机经过六个面四个角重复两次的循环之后,研究员会对手机外观进行检查。

钢珠冲击测试模拟在日常生活中遇到的小磕碰,例如手机与桌面之间的碰撞。每个面测试1000次,六个面一共要测试6000次,才能应对真实的生活场景使用情况。

噪音测试噪音测试在专业消音室中进行。机器人模拟接打电话时,身边的多个喇叭会播放例如菜市场、咖啡厅、高铁站等背景噪音,研究院将观察模拟接打电话时的听觉感受是否清晰。

中兴终端产线经过这样一系列考验之后的,一款中兴天机Axon 10 Pro才能宣布研发成功,并在中兴终端西安生产线真正投产。

在记者参观中兴终端生产线时,工人数量并不如想象中多。最为重要的25条SMT生产线,也就是将手机芯片、基带等元器件焊接到PCB主板上的工作,基本已全部实现了无人化。不过,在手机最终的组装测试阶段,仍需要少部分人工完成。

5G核心网(NSA&SA)包括手机在内的终端在生产完成后,还要经历最后一道也是最为重要的网络测试才能发货。

据世界电信产业权威咨询公司Ovum显示,中兴通讯是全球唯二具备端到端5G解决方案的厂商之一。在中兴的仿真网实验室中,从基站到核心网均采用自研设备。中兴的仿真网实验室涵盖了三大运营商的所有制式,从2G的GSM、CDMA,到3G的WCDMA,以及最新的5G的NSA、SA都有囊括。

一方面手机要在这里测试基本功能:包括语音通话、视频通话、短信彩信,再到网页上网、Java下载、IPv6、IPv4以及DNS解析等所有功能。

另一方面,是数据机械速率测试。比如手机下载速率,峰值速率、极限速率的测试等。

10月31日,中国移动、中国联通、中国电信三大运营商在中国国际信息通信展览会上正式公布了5G商用套餐。5G套餐标准的发布和启用,标志着中国5G商用时代的正式到来。

销量是手机的试金石,在攻克各类5G技术难题之后,与各大品牌在市场上的直接对抗才是最大的挑战。

中兴软件中心主任周金星表示,虽然目前中兴天机Axon 10 Pro 5G支持的是5G+4G双卡双待,并仅支持NSA 5G网络,不过他预测明年市面上新发售的一半手机都会支持5G网络,中兴同时支持SA和NSA的手机明年初就会发布,明年还会推出更多款机型供消费者选择。

(搜狐科技原创 转载注明来源)

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