vivo 首席天線專家 黃奐衢 博士

臺灣大學(xué)電信工程研究所電波組 (天線設(shè)計領(lǐng)域) 博士，曾于美國加州大學(xué)洛杉磯分校 (UCLA) 進(jìn)行博士研究，現(xiàn)為國際IEEE天線學(xué)術(shù)期刊 (AWPL) 審稿委員。迄今從事高端智能手機及平板天線研發(fā)與設(shè)計12年，曾任職多家全球智能手機領(lǐng)先企業(yè)，如: HTC/ Nokia/ Huawei/ Apple 等，目前有約35篇的海內(nèi)外 (美國/ 歐洲/ 日本/ 德國/ 臺灣/ 大陸) 的天線專利、64次的公司內(nèi)外培訓(xùn)與演講，與11篇IEEE的天線研究文章。目前服務(wù)于vivo，擔(dān)任首席天線專家，負(fù)責(zé)前沿天線技術(shù)的研究與開發(fā)。此外，亦為中華區(qū)兩岸四地第1位美國項目管理學(xué)會 (PMI) 的7證獲證者 (PMP/ PgMP/ PfMP/ PBA/ ACP/ RMP/ SP)。

2017年10月19日，由中國通信工業(yè)協(xié)會3D曲面玻璃分會/ 廣東省觸控及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)協(xié)會/ 中瑞會展/ 中新材會展在深圳所共同舉辦的“3D曲面玻璃 & 全面屏手機高峰會”上，vivo首席天線專家黃奐衢博士應(yīng)邀針對《全面屏手機天線設(shè)計簡介》進(jìn)行演講。此次是黃奐衢博士繼今年9月23日同樣是在深圳舉行的一“手機全面屏技術(shù)發(fā)展論壇”上領(lǐng)跑手機相關(guān)業(yè)界首次從整機系統(tǒng)設(shè)計角度發(fā)表《全面屏手機天線設(shè)計簡介》的演說后，回響熱烈、佳評踴躍，黃博士再次受邀對此主題向全場超過740位的參會嘉賓進(jìn)行演說。

vivo首席天線專家 黃奐衢 博士再次受邀針對《全面屏手機天線設(shè)計簡介》發(fā)表演講

“天線、天線，以天為線，謂之天線：天為無形之線，線為無盡之天，天為線，線為天，無拘無束，無窮無遠(yuǎn)！”

黃奐衢博士別開生面地以上方這段極其優(yōu)美且饒富詩意及哲思的文句，為此次精彩與專業(yè)的演講進(jìn)行了新穎、生動、形象，且深具啟發(fā)性的開場和破題，充分地展現(xiàn)出黃博士對天線出眾超群的理解高度、深度，與廣度，頓時間，便使全場 740多位的嘉賓聚睛豎耳、凝神貫注。

在場嘉賓專注凝聽 vivo首席天線專家 黃奐衢 博士發(fā)表演講

黃博士首先對天線的基本概念進(jìn)行介紹，黃博士指出天線的基本性質(zhì)是一電磁能量傳遞的過渡元件(transition component)，其主要功用是對板端與自由空間端間的電磁能量進(jìn)行平滑有效率地(efficiently)收發(fā)傳遞與傳播，亦即起到阻抗?jié)u變的橋接(bridging)作用。而天線在無線通信鏈上，其為發(fā)射鏈路的最后一級，但卻又是接收鏈路的第一級，即其同時身兼前鋒及后衛(wèi)的角色，故天線在無線通信鏈路上的占據(jù)著極為關(guān)鍵的要塞關(guān)口地位與高度。相較于其他被動(passive)元件，因天線的特殊性、豐富性，與關(guān)鍵性，故在國際電機電子工程師學(xué)會(IEEE)中，天線此元件便單獨成立一學(xué)門(society)，即APS (Antenna and Propagation Society)。而黃博士也表示，天線之于無線通信設(shè)備，猶如眼耳至于人類，天線性能的低下往往會造成高的掉話率與短的無線通信距離，好比眼耳因近視或弱聽造成人類較模糊或較短距的視力與聽力品質(zhì)。

vivo首席天線專家 黃奐衢 博士為此次專業(yè)與精彩的演講進(jìn)行別開生面的開場與破題

此外，黃博士通過引用美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)教授同時也是APS前主席Yahya Rahmat-Samii的文章而非常鮮活且形象地提出，天線工程師(engineers)就是天線設(shè)計師(designers)，更是藝術(shù)家(artists)！因為作為藝術(shù)家，梵高用其一支支的彩筆與一張張的畫布，涂繪出一幅幅動人心神的曠世巨作；而天線設(shè)計師則是用一根根的天線與一方方的天空，揮灑出一道道無形卻絢麗的輻射方向圖(radiation pattern)，所以天線工程師就是電氣的藝術(shù)家!

vivo首席天線專家黃奐衢博士引用UCLA Yahya Rahmat-Samii教授文章提出天線設(shè)計師即藝術(shù)家

在別出心裁且精彩生動地講述天線的概念后，黃博士進(jìn)入了更為技術(shù)性的分析部分，黃博士表示“所謂天線性能的好壞，在且不論及輻射方向圖 (radiation pattern) 時，基本可用天線的效率來評判，亦即在指定的帶寬與場景下，若能達(dá)到要求的天線效率，便是性能好的天線（但這不意味著天線的尺寸是最優(yōu)的）”，且黃博士提出影響天線性能主要的四個大維度，即﹕材料(material)維度、結(jié)構(gòu)(material)維度、電氣(electrical)維度，與環(huán)境(environmental)維度。而黃博士進(jìn)一歩比較傳統(tǒng)手機和全面屏手機在此四個大維度上的差別，并提點出全面屏手機在結(jié)構(gòu)維度上，可擺放天線的位置(即placement)更受限了，且天線距鄰近金屬結(jié)構(gòu)與物件更近了，而天線的凈空區(qū)(clearance area)也縮小了；而在環(huán)境此維度上，也較以往更為嚴(yán)峻，因此時屏更靠近天線，而屏對天線效率有吸收的劣化作用。故基于上述兩維度的分析，為了達(dá)到或維持合格的空口(Over-the-Air, OTA)性能以達(dá)良好的用戶無線體驗，在電氣此維度上便需做更高(more demanding)的要求，如﹕天線設(shè)計能力的提升、新天線制程與實現(xiàn)工藝的開發(fā)和導(dǎo)入、數(shù)目更多/ 功能更強/ 性能更優(yōu)的電調(diào)諧器件的使用、更好的傳導(dǎo)性能(conducted performance)（如：更高的傳導(dǎo)發(fā)射功率，或如HPUE (High-Power UE)，與更好的傳導(dǎo)靈敏度），及更低的器件和路徑損耗等。

vivo首席天線專家 黃奐衢 博士對比傳統(tǒng)手機與全面屏手機在影響天線性能四大維度上的差異

黃奐衢博士再更深一層地雙向系統(tǒng)性詳細(xì)剖析天線與屏兩者的關(guān)系，而黃博士表示屏對天線的常見影響或風(fēng)險主要大項有﹕效率的降低(如前述原因)、電子噪聲干擾(de-sense) (主要是因高速數(shù)位信號中的高頻諧波能量耦合入天線)，與用戶體驗的劣化(因來自更受限的天線擺放位置)；反之，天線對屏潛在的影響風(fēng)險則主要來自于因天線發(fā)射功率而造成屏可能的誤動作(malfunction)，即EMI的現(xiàn)象，尤其是在發(fā)射天線(尤其是cellular的發(fā)射天線)與屏之間的距離愈來愈近時。對于前述各風(fēng)險，黃博士也一一做出細(xì)致且系統(tǒng)性的建議對策。

此外，黃奐衢博士也對現(xiàn)今三大全面屏手機的主流類型，即﹕三邊無邊框類型(如：Sharp Aquos Crystal 305SH與小米 mix)、上下窄邊區(qū)類型(如：Samsung S8與LG V30)，與上方劉海(異形切割)類型(如：Sharp Aquos S2與 Apple iPhone X)，進(jìn)行各自類型內(nèi)不同廠家類似機型的天線相關(guān)設(shè)計對比；此外，黃博士還在時間軸上縱向?qū)Ρ攘送瑥S家相同或類似類型前后世代機型的天線相關(guān)設(shè)計，如：2016年的小米Mix與2017年的小米Mix 2，及2016年的Samsung S7與2017年的Samsung S8；更進(jìn)一步地，黃博士再進(jìn)行同樣于2017年發(fā)布的三種上述類型代表機種，即：小米Mix 2、Samsung S8，與Sharp Aquos S2，的橫向跨類型對比。故經(jīng)由黃博士前述三種不同角度與維度的強邏輯性與系統(tǒng)性分析，使參會嘉賓快速且清晰地理解與掌握了不同類型與不同世代全面屏手機天線的相關(guān)設(shè)計。

在回顧過往傳統(tǒng)手機與對比現(xiàn)今全面屏手機的天線相關(guān)設(shè)計后，黃奐衢博士也更往上一層站在更高的高度對全面屏手機天線設(shè)計的未來可能發(fā)展方向與潛在的挑戰(zhàn)做出短期(short-term)與長期(long-term)的展望與提點。在短期的可能發(fā)展與挑戰(zhàn)上，黃博士認(rèn)為除了現(xiàn)今業(yè)界較為熱門或關(guān)注的玻璃與陶瓷背蓋外，也不排除未來金屬背蓋的再一次暢旺，而手機過往的主流之一為全金屬背蓋，現(xiàn)今主流之一為全面屏，未來的主流之一便是5G (第五代移動通信)，而5G的即將到來將會對天線數(shù)目有更高的需求(如中國移動目前要求的4收2發(fā)的MIMO，且希望未來可達(dá)8收4發(fā))，故若把過去的(全金屬背蓋)、現(xiàn)今的(全面屏)，與未來的(5G)這三大主流融合在一機型上，或許是未來短期而言手機天線設(shè)計的可能方向與潛在挑戰(zhàn)；而在未來長期的可能發(fā)展方向，黃博士則指出在全面屏、可穿戴、可擾曲的移動終端概念與趨勢下，天線與屏的關(guān)系是否會從目前兩者獨立且某種程度上相互拮抗，演進(jìn)為天線與屏整合為一，而形成黃博士于前述今年9月23日在深圳演講時提出的“天線在屏、屏載天線”的設(shè)計方向，黃博士認(rèn)為此概念雖現(xiàn)階段尚有較多的難題需克服(尤其是將cellular天線做于屏上)，但或許仍是值得研究與試驗的一個未來新方向，且Samsung Gear Fit 2的智能手環(huán)已有將non-cellular天線做在屏上的先例。

vivo首席天線專家 黃奐衢 博士提出“天線在屏、屏載天線”的未來可能發(fā)展方向

最后，黃奐衢博士對此次《全面屏手機天線設(shè)計簡介》演講進(jìn)行了總結(jié)，黃博士表示，相較于傳統(tǒng)手機的天線設(shè)計，全面屏手機的天線設(shè)計難度雖如前述的更高，但以現(xiàn)階段而言，基本并沒

本質(zhì)上的改變，而更多的是對空間環(huán)境運用上的細(xì)化與優(yōu)化(以獲得較大的空間而支持天線較優(yōu)的輻射)、搭配上新的天線制程與實現(xiàn)工藝(以更好地運用有限的空間環(huán)境)、進(jìn)行天線設(shè)計技巧的提升，及使用數(shù)目更多/ 功能更強/ 性能更優(yōu)的電調(diào)諧器件等，以維持或提升天線性能；而在無線(OTA)性能方面，如前所述，可借助更好的傳導(dǎo)性能（如：功率放大器(power amplifier, PA)的新技術(shù)或新器件以達(dá)更高的傳導(dǎo)發(fā)射功率，或如HPUE的設(shè)計，及低噪聲放大器(low-noise amplifier, LNA)的新技術(shù)或新器件以達(dá)更好的傳導(dǎo)靈敏度）、更低的器件與路徑損耗，及更細(xì)膩的電子噪聲(de-sense)處理與抑制等，來維持或達(dá)到合格的TRP (Total Radiation Power)與TIS (Total Isotropic Sensitivity)表現(xiàn),以保障用戶的無線體驗。且黃博士也再次提點，在處理屏對天線的影響時，也需同步留意天線對屏的影響，尤其是在產(chǎn)品與外觀趨勢對兩者間距需求越來越近時，即逐漸趨近極致的全面屏手機時。

vivo于今年9月21日在北京居庸關(guān)長城發(fā)布的vivo X20為全球手機業(yè)界第一臺全面屏全金屬手機，其手機背蓋維持了經(jīng)典的全金屬U形縫(似iPhone 7)設(shè)計，以最大程度保障用戶視覺感受的一體性與對稱性，而在全面屏與全金屬兩者并存對天線設(shè)計甚為嚴(yán)峻的環(huán)境下，vivo 率先成為全球首位達(dá)陣全面屏全金屬此關(guān)鍵里程碑的手機公司。

vivo首席天線專家黃奐衢博士再次從整機系統(tǒng)設(shè)計的觀點，通過新穎、生動、細(xì)致、深刻，與強邏輯度及高全局性的演說，令在場740多位參會嘉賓沉浸與享受了一堂“天線與屏”專業(yè)精彩、獲益良多的珍貴而啟迪課程！

 

vivo X20為全球業(yè)界第一臺全面屏全金屬(U形縫)的手機