《啥是佩奇》說明一個道理：手機天線很重要，儘管現在你看不到它

沒有手機信號，一天都活不到。（雙押！）

上周《啥是佩奇》滿世界刷屏的時候，貓哥也跟著被感動了一把，尤其是爺爺做的那個硬核佩奇特別合哥的胃口。等回過頭想想這個溫馨故事，誒？這不就是「一個手機天線造成的鬧劇」么？

《啥是佩奇》主人公李玉寶在片頭用的是個老式翻蓋機，天線接觸十分不良，電話打一半還掉地里玩了把失蹤。這手機用的是 GSM 網路（短片裡面李玉寶是個移動用戶，所以不是 CDMA ），也就是我們說的 2G 網路。

我們仔細回想一下當年的老款 2G 手機，都有個天線露在外面。但是不知從何時開始，咱們的手機天線跟猿人的尾巴一樣進化沒了，現在的智能手機天線在哪兒？這個事兒挺有意思，今天老貓跟你說道說道。

外置天線的往事

我們說的手機信號就是各種頻段的電磁波，而天線就是手機的電磁波發送和接收裝置。對無線電有些熟悉的朋友知道這麼一個事：天線的長度一般是所收發的無線電信號的 λ（波長）1/2或者1/4，這樣能夠達到很好的諧振效果。2G 信號的頻率範圍在0.8 - 1.8 GHz，所以對應的1/4 λ 也就是天線長度大約為5 - 7.5cm。

手機廠商在設計 2G 手機的時候，覺得5cm還是有些長了，不僅丑還影響便攜性。那時候因為手機功能有限，內部也就那麼些固定模塊，各家都使勁把手機往小了做。手機廠商們一機靈，那就做成螺旋彈簧狀不就短了？（當然外部還是塑料封裝成一個圓潤的外形）天線長度也滿足了，放在外面也不那麼突兀礙事兒，多好！！！

其實那個年代手機內部有足夠的空間來容納一根天線，但為什麼手機廠商都選擇把天線放外面呢？這是因為當年移動網路覆蓋率和信號質量沒有那麼高，手機天線又是一種無定向的鞭狀天線，暴露在外部才能夠更好的接收周圍的信號，也能夠遠離手機內部其他元器件的電磁干擾。於是那麼多年手機天線就一直在外邊露著，反正大家都這麼干，丑也不只丑我一個，儘可能做的縮小點已經算是對顧客審美的一種照顧了。。。

直到通信運營商的基站越建越多，基站設備也越來越先進，再也不會出現找不著信號的情況了，手機廠商們這才放心大膽的把天線收進了手機肚子裡面，順道還刺激了一波銷售：「快瞧，我新出的手機沒天線了，多漂亮啊，快來買買買！」

於是我們可以得出一個結論：手機外置天線的消失，儘管是出於審美考慮，但它標誌著移動信號質量的大幅度提升，也標誌著運營商基礎服務能力的一次飛躍！

全面屏和 5G 時代的挑戰

手機天線自從內置化設計之後就沒再變過么？必須不是，說出來你可能都不信：直到今天它還在讓手機廠商們頭疼！

前面提到過 2G 網路的天線長度是5 - 7.5cm，但現在已經全 4G 時代，馬上就要 5G 了，也需要那麼長么？貓哥找了一張表，大家先看看。

原來移動網路不斷升級換代，天線長度竟然變短了嘿！即將到來的 5G 網路，高頻區信號居然僅需要2.5mm的天線就夠了，那手機廠商還有啥可頭疼的，隨便找個角落塞下去不就完事了么？

呵呵，要真是這麼簡單，喬布斯在世的時候也不會吃 iPhone4 「天線門」這樣的大虧了！而iPhone6 也不會有那麼丑的「白帶」。。。

縱觀行動電話外形的發展，我們發現除了天線「消失」了，屏幕尺寸也越來越大。來看看屏幕的平均數據：智能手機的平均屏幕尺寸從3英寸擴大到4英寸足足花了5年時間，但從4英寸到的5英寸只花了兩年時間，5英寸到6英寸就更快了，一眨眼的功夫，遍地都是6英寸以上的超大屏手機。

屏幕變大對手機天線的影響是十分恐怖的，因為天線不能離屏幕太近。為了保證內置天線接收信號不被干擾，它需要與其他的電子器件保持一定的距離，而且不能有金屬在外部造成電磁屏蔽，它需要有足夠的「凈空區」！

既然天線不能太靠近手機屏幕，屏幕尺寸變大（同時手機也在不斷變薄），就意味著天線在手機內部的可擺放空間越來越小。同時因為 WiFi、藍牙、GPS、NFC、無線充電功能的加入，手機內部天線的數量也在急劇的上升。家裡的房子越來越小，兄弟姐妹卻越來越多，這事兒要是落到你頭上，你敢說你不發愁？

日子過的結結巴巴，好歹也能活下去，因為屏幕再怎麼大，還剩下「額頭」和「下巴」可以做文章！既然天線沒辦法遠離屏幕，信號受到影響就成了必然會發生的情況。這時候手機廠商又靈光一現，在手機頂部和底部設置一主一從兩個天線，當主天線信號損失嚴重時就切換到從天線（有些廠商還可以做到根據演算法自動優選主、從天線）。這個方法其實並不能確保萬無一失，但也極大的保證了工作穩定性。

蘋果從 iPhone4 開始嘗試將手機的金屬中框的一部分當作天線來使用，但是人手握持手機時對信號的影響賊大，個別情況下還會出現「死亡之握」，信號可能徹底衰減到無法通信。這個設計在 iPhone6 時被升級為經典的「三段式」天線，也就是我們常說的「白帶」背板了。其實手機的金屬中框仍然作為天線的一部分，但背板並不是由整塊的金屬製成，納米填充塑料將背板分割為三塊區域，給信號溢出留下了生命通道。這個設計在當時因為效果 very 牛逼，儘管看上去破壞手機整體美感，仍然受到各個廠商的爭相模仿。（當然也有人是出於對蘋果的設計盲目跟風。。。）

總之，大屏手機的天線設計難題可算是告一段落了！

可那句話怎麼說的，屋漏偏逢連陰雨，沒過多久全面屏時代就來了！「額頭」和「下巴」也快被屏幕占沒了，天線往哪兒放？

到了這個階段，想要給手機天線騰出足夠的凈空區是不可能的了，那就只有一種選擇：再次縮小天線體積，並且讓手機天線所需要的凈空區變小，以適應手機內部「微不足道」的空間。蘋果在 iPhoneX 上率先使用了 LCP（Liquid Crystal Polyester，液晶聚合物）材料來製作柔性電路板，將柔性電路板的厚度減小了65%，並且合理的將天線輻射體在手機內部進行多次彎折。將手機內部零散的可利用空間「化零為整」。

三星等公司捨棄了常用的柔性電路板，改用 LDS（Laser Direct Structuring，激光直接成型）技術在塑料元件上激光雕刻出形狀然後再電鍍上薄薄的一層金屬。這種方法讓天線可以「寄生」在其他塑料元件上，不再需要單獨的放置空間。所以說從天線設計這塊就能看出，我們用著全面屏手機是爽到了，手機廠商們卻是每設計一款新機都要經歷一次煎熬。

2019年 5G 即將全面開啟，5G 信號除了具有天線更短的優點，還對天線提出了其他更高的要求。5G 低頻信號的頻率與 4G 信號十分接近，所以天線長度的區別不會特別明顯，但為了達到5G所要求的數據傳輸速率，就必須在天線數量上做文章——使用 MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）多天線技術。例如4×4 MIMO，就是發射端4根天線，接收端4根天線。

再看 5G 高頻，因為信號波長進入了毫米級別，電磁波的繞射能力變差，信號在空氣中傳播時衰減得十分厲害。而針對這種衰減，採取的應對方式是天線陣列技術（Massive MIMO）。所以不久之後在說到天線的時候，可能就不會再使用「根」這個量詞了，應該說「陣」。呵呵，本貓衷心的希望中國古老的陣法可以在新時代背景下復活。。。

所以 5G 給手機設計帶來的負擔就是多到令人髮指的天線數量，到時候一堆手機天線怎麼排兵布陣，就看各位設計師的設計實力和想像力了哈~

隨著技術的創新，還有巨大的商業利益驅動下，貓哥相信一定會有像當年 iPhone 一樣的產品來顛覆我們的想像，咱們等著瞧吧！

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