从 2G 到 5G手机的天线是怎么变革的？

手机因通讯技能的变革而改变，正如过去的手机从物理键盘变成触屏、从电话变成万物互联的出发点、轿车从有人到无人驾驶，新通讯技能的涌现让手机有了新形态的可能。
接下来的手机和电子产品会由于 5G 而变成什么样，仍有待我们共同去见证。

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本内容经授权转载自「爱范儿」；由爱否科技精选推送。

作者 / 陈文俊

来源 | 爱范儿（ID：ifanr）

和往年一样，郭明錤在 6 月到来前就把新 iPhone 从产品到销量预测了个遍，除了还没摸到实物外，我们对这个既陌生又熟习的产品险些没有悬念。

上周，郭明錤公布了一份关于苹果天线供应商的业务报告，预测苹果将在今年下半年把天线软板供应商从目前的嘉联益转为臻鼎、东山精密与台郡三家。

而出于工艺本钱和良品率的缘故原由，新 iPhone 的天线软板材质也会从目前的 LCP（Liquid Crystal Polymer）逐步转为本钱更低的 MPI（Modified PI）。

目前，iPhone XS Max、iPhone XS 和 iPhone XR 均采取多天线的布局。
在 iPhone XS Max 的中框上，我们能找到 6 根天线，它们各司其职有着不同的分工，而在机身之下，它们连接着 LCP 软板，和手机主板实现数据传输。

通讯革命改变手机形态

手机从最初的大哥大到本日经历了数十种形态发展，但在变革的背后始终离不开通讯技能进化的成分。

Motorola DynaTAC. 图片来自：Motorola Blog

而在过去数十年的发展中，手机旗子暗记频率从 MHz 迭代到了 GHz；用于收发旗子暗记的物理天线从机身以外隐蔽到边框以内，数量也从一根变成了本日的数条。

1G~5G 网络及各功能通讯波段. 图片来自：中银国际证券报告

我们常在路由器、对讲机上看到的天线实在和过去 1G、2G 时期的手机有点相似，在手机通讯的抽芽阶段，1G 网络的频段只有 800MHz，发射频率低、波长较长。
因此初代手机天线每每会被设计在机身外部，让旗子暗记收发效率更高，从而让手机和基站联通实现通话。

图片来自：CBS News

当然了，想让手机打得出电话，条件是须要给手机接上那根 5~10 厘米长的天线，以是初期的手机就像一块板砖。
在 90 年代的电影中，大哥大一度是富豪身份的象征，一来它不是普通百姓所有，二来它大得足够夸年夜。

不过如果你对早期手机还有印象的话，除了大哥大，相信你也会记得这两种天线样式的手机：

硬直螺旋天线，鞭式拉伸天线。

采取鞭式设计的 Motorola StarTAC 85. 图片来自：PCmag

这两种手机是我对手机这一产品的最初认知（暴露自己是个 90 年代人了），此时手机通讯已经迈入 2G 的 GSM / CDMA 双模时期，频段支持也从单一 800MHz 扩展到了 800MHz~1800MHz 。

其事理和前面的大哥大外置天线一样，得益于频段提升缩减了旗子暗记波长，2G 时期的天线得以隐蔽到机身内部，继而让手机变成真正意义上「一手节制的机器」。

1999 年，诺基亚发布了环球第一台内置天线手机——诺基亚 3210。
这款手机在当时就像一股清流，它一改了手机过去天线外露的形态，刷新了大众对当时手机形态的认知。

更关键的是，没有天线的手机更轻巧也更好看。

手机变得好看或许不全是天线的功劳，毕竟随着通讯基建逐步完善，基站覆盖量翻倍，手机也没必要再将天线暴露于外，以是我们也要把这些综称身分打算在内，如果说天线完备改变了手机形态，那难免不免说得有点夸年夜。

但不可否认的是，天线对手机今后发展也的确存在决定性浸染，尤其在手机成为人类万物互联出发点的本日，天线布局对手机的设计和交互起到了体验上的影响。

我们常说基带

但也别忘了同样主要的天线

「多天线」起源于 3G，遍及于 4G。

此时手机的通讯频段已经从过去的 800MHz 提升至 1800MHz~2100MHz，也便是我们目前常用的通讯频段，而天线的尺寸也被掌握在 4 厘米以内。

iPhone 4 拥有两条不同分工的天线，它们分别承担 WiFi、GPS 以及日常通讯任务。

新一代通讯技能革命推进了移动互联网和 app 发展。
此时手性能做到的也不单只有大略的通讯，诸如 GPS、WiFi、蓝牙连接功能都在手机里同时萌芽，显然过去的天线布局不能知足这些需求，因此多天线协作就有了存在的必要性。

不过只管「多天线」能办理手机功能协作的问题，但厂商从 1 到 X 的迈进，也并非一起畅通。

iPhone 4 的去世亡一握，成为了这款产品永久不被忘却的烙印。

一个广为人知的例子是，苹果曾考试测验在 iPhone 4 的不锈钢中框通过注塑工艺安装双外天线，从而避免金属对旗子暗记的滋扰，让手机拥有金属和玻璃机身同时，也能让手机的通话、GPS、蓝牙等功能正常运作。

然而好景不长，由于 iPhone 4 的两根注塑天线分为高下两部分，位于下部的外天线恰好是用户最随意马虎触碰的地方，当用户手握手机时，手机每每会由于用户手掌遮挡天线而导致旗子暗记大幅衰弱。

iPhone 4 「去世亡一握」的说法便由此而来。

iPhone 4s 比拟 iPhone 4（天线设计）. 图片来自：AnandTech

当然办理办法还是有的。

在之后的 iPhone 4S 上，苹果在机身增加了天线数量，从 iPhone 4 的 2 条增加为 4 条，并且还加入了天线切换策略——当用户在手握设备天线区域时，手机会自动切换到旗子暗记最好的天线，如此类推，从而避免再次涌现去世亡一握的尴尬情形。

时至本日，「多天线」设计和智能切换仍被广泛运用，而且根据不同的产品特性，手机厂商也会对手机天线进行不同的变形。

黑鲨手机 2 天线布局简介

前段韶光黑鲨发布了黑鲨手机 2，这款手机号称采取「交叉天线 + 侧天线」的方案，从而避免用户横向握持手机时对网络稳定性造成的影响；而光彩的 V20 也在 V 型天线的根本上增加侧天线排列，同样也是为了避免用户握持手机时对旗子暗记的影响。

诸如以上两个品牌针对产品而定制天线的厂商有不少，但他们的目的也是同样为了优化手机旗子暗记。
虽然我们提及到旗子暗记问题时每每会说到基带，但实在天线对手机旗子暗记也起到了决定性浸染。

今年苹果在 iPhone XS 系列和 iPhone XR 上采取了英特尔供应的 XMM7560 基带。
不巧在苹果换上新基带后，iPhone XS / XR 都涌现了旗子暗记不佳的尴尬情形，"大众便自然将矛头指向了基带供应商英特尔。

不过对付 iPhone XS 的旗子暗记问题，除了基带，在网络上也存在另一种说法：

个人简介为「华为天线工程师」的网友 l.2016 在去年的知乎提问中曾提出，iPhone XS 的旗子暗记问题根本，实在是来自于苹果第一次利用的 44 MIMO 天线（手机收发旗子暗记紧张由三部分构成：基带、射频、天线），而导致苹果冒险利用 44 MIMO 的缘故原由，很大一部分是来自于通讯运营商的压力。

今年是 iPhone 第一次做 44 MIMO。
以是可以在外不雅观上明显可以看出多开了 2 条缝，便是为了多加 2 个天线，从原来的 22 升级到 44。
很不幸的是增加天线不是多开个槽就可以多做一个天线这么大略。
44 MIMO 天线同频事情时的隔离度是非常难搞定的。
同时原来的天线体积也会变小，导致性能低落。
大家现在只关注到 lte 旗子暗记不好，实在顶部的分集，GPS/WIFI 天线性能也是变差了。

——知乎网友「l.2016」在《如何评价 iPhone XS 系列手机旗子暗记不佳》的提问回答

l.2016 在之后的回答中补充，由于 iPhone XS 能在 4 个天线中自动切换，因此旗子暗记问题可能能在之后的软件优化中改进。
其余由于天线的涉及领域较广，因此旗子暗记问题的不雅观点他仅以个人的射频知识推论。

为了欢迎 5G

厂商要做的并不但是排天线

虽然目前没有任何一家威信机构能为 iPhone XS 的旗子暗记问题定论，但在郭明錤这份报告中，他认为 iPhone XS 目前在用的 LCP 天线不但提高了单机本钱，而且也影响了手机在某些场景下的收发效能。

目前由于 MPI 在 4G 和 LTE 频段中的无线效能表现已经不输 LCP，但 MPI 的生产和本钱比 LCP 更具上风，因此我们预期大部分的新款 iPhone 天线软板将舍弃 LCP 改用 MPI 材料。

iPhone XS 各天线分工（包括 2.4G/5G WiFi、高频天线等）. 图片来自：GeekBar

不过考虑到 MPI 材质在初期的产能，郭明錤预估新 iPhone 依然会在一定比例上连续利用 LCP，从天风国际去年公布的这张预测图能看到，比较于目前的 iPhone XS / XR，「2H19」的 iPhone 将会采取 MPI + LCP 的组合天线构造。

厂商要考虑 MPI 不无道理，虽然 LCP 天线是目前前辈且被广泛利用的天线方案，但比较于传统的 PI 材质，一台 iPhone 的 LCP 天线本钱约 6~10 美元，这要比传统的 PI 材质本钱赶过数倍。

与此同时，LCP 天线也存在工艺繁芜、良品率低的技能问题，考虑到苹果对供应链的议价能力有限，因此物料本钱仅为 LCP 天线 70%、中低频段性能和 LCP 靠近的 MPI 便有了价格上风。

LCP 材料表现突出，但 MPI 拥有靠近的性能和一定的价格上风。

另一方面，在 Sub-6GHz 和 mmWare 毫米波（3~5GHz；20~30GHz）两种 5G 频段下，手机必需要更多的天线去处理高频传输的吞吐，这便须要更高的本钱去支配 6 条乃至更多的天线，而在 MPI 的中低频效能追上 LCP 这个大条件，同时也出于对制造本钱和售价的掌握，厂商选用本钱更低的 MPI 和 LCP 混搭布局，也并非绝不可能。

假若按照天风国际公布的这个逻辑猜想，若下一代 iPhone 会采取组合天线的方案，那么手机可能会通过天线切换策略在低中高频段自动切换天线：当手机用到 2G 中低频段时，首选会用 MPI；而当手机在大流量网络传输时，会选择 LCP。

2H19 iPhone 混搭天线方案设想. 图片来自：天风国际

当然，要欢迎 5G 的到来，手机厂商也并非只增加天线就能完成任务，和网路关联的还有基带、处理器等核心零件，而更大的信息处理能力每每也须要更大的电池支持，电池容量又和手机的大小体积挂钩。

以是在 5G 这个节点到来之前，我们可见的是，智好手机的内部设计正涌现着变革。

vivo 在去年发布了首款支持 5G 网络的观点手机 APEX 2019，这款手机的独到之处并非只是支持 5G，而是 vivo 在这款手机内采取了立体堆叠设计的主板。

利用手机的纵向立体空间，新增加的 5G 模块被设置在主板上方，这样做的目的能将主板面积缩小 30% 的同时，也增加了 20% 的布板面积，继而保障手机拥有大容量电池来支撑手机的 5G 网络运作。

三星 Galaxy S10 5G 版同样采取了复式主板设计. 图片来自：TechInsights

与此同时，我们在 5G 版的 Galaxy S10 手机上，也能看到类似的主板设计。
但无论是 vivo 还是三星，它们都将面临手机散热问题的磨练，因此「薄」将不会再是厂商在 5G 时期的紧张设计追求，网络能力和散热是他们短期内的追求目标。

智好手机实际上只是通讯革命下受影响最大的一种产品，在 5G 到来后，诸如平板电脑、条记本电脑等电子设备的设计、工艺，乃至定价都会由于下一代通讯技能的涌现而有不同程度的变革。

总体而言，新一代通讯技能的涌现正推进着电子行业的巨轮往各方面打破，诸如主板工艺、天线设计、电池续航、对供应链的把控力等等，显然厂商接下来要欢迎的寻衅，远比我们想象中的要多。
MPI 和 LCP 的天线组合，实在只是平衡 5G 手机零件本钱的个中一种办法而已。

手机因通讯技能的变革而改变，正如过去的手机从物理键盘变成触屏、从电话变成万物互联的出发点、轿车从有人到无人驾驶，新通讯技能的涌现让手机有了新形态的可能。
接下来的手机和电子产品会由于 5G 而变成什么样，仍有待我们共同去见证。

本文作者陈文俊，首发于"大众年夜众号「爱范儿」（ID：ifanr），这是一个关注前沿科技的专业媒体，欢迎识别下方二维码进行关注。