在《你知道一个手机究竟有多少种无线通信系统吗？》我们根据手机的规格参数分析了现在手机所能够支持的无线通信系统。现在的智能手机居然能够支持多达多达七种无线通信系统，并且每一种又包括很多个无线频段。就单单蜂窝通信这种手机最基本的无线功能，也多达60多个频段，涵盖2G，3G，4G，5G。不得不说，现在的智能手机真的是电子设备中最精华的设计，用最高的芯片制造工艺，支持着最复杂的无线环境，而且还超级牛的照相机，游戏机，影音播放机。
不得不为我们通信人竖起大拇指，点个大大的赞。
（智能手机结构图）
上图是一个智能手机的功能示意图，现在芯片技术的发展，让一个手机在小小的体积内就可以实现如此复杂的功能。无线射频收发模块也集成在了几个小小的RFIC内，可是天线怎么办？这种与电磁波波长强相关的射频器件，是很难缩小到IC中的，并且还要支持如此多的频段。
我们今天一起来探究一下，手机天线到底是如何一点一点缩小到手机里的呢？
No.1
最初的手机天线
最早的手机天线是什么样的呢？首先最早的手机天线肯定是用在最早的手机上的。在2023年巴塞罗那通信展上，GLOMO个人终身成就奖的获得者Martin Copper就是现在手机的发明人，而第一款真正意义上的手机就是下图马丁老爷子面前的这几款大哥大。马丁老爷子就是在摩托罗拉实验室打通了第一个移动电话。
看到不，大哥大脑袋上顶着的那根长长的杆子就是第一款手机天线，学名叫做单极子天线，俗名叫做鞭状天线。
单极子天线是最最最古老的天线形式之一，在马可尼的跨大西洋通信中就是应用了单极子天线。马可尼应用的发射天线是从48m高的横挂线斜拉下50根铜导线形成的扇形结构，可认为是第一副实用的单极天线，震荡源是70Hz的火花发生器，随后又利用4座木塔架设导线网构成方形单锥天线，如图所示，发射波长1000m。
而后，随着无线电工作频率的升高，电磁波波长也越来越短，单极子天线的个头就越来越小，在很长的一段时间内，单极子天线都是无线设备的一种常用天线。
在1944年，摩托罗拉申请的第一个可移动通信设备的专利（专利号：US2439411A）中，单极子天线就出现在了专利申请书上，而这个专利是不是很像后来的大哥大。
单极子天线结构简单，调谐方便，尺寸仅仅是相同工作频率的偶极子天线的一半，其工作原理图如下图所示，一个可等效为无限大的地将单极子天线的独臂通过镜像的方式实现偶极子天线的双臂辐射。
如果单极子天线的地为无穷大的话，其辐射方向性图也相当于偶极子的一半。
但是移动设备不可能提供一个无穷大的地，所以单极子天线的实际方向性图会变化。下面是我们利用仿真软件通过改变单极子天线的地的大小得到的天线方向性图，是不是很奇怪，随着单极子天线的地越来越小，它的方向性图会变得越来越接近偶极子。
这种垂直于地面的单极子天线在水平方向上可提供一个完美的全向辐射方向图，非常有利于手机的应用。但是在垂直方向上就不好了，尤其是在轴线上，有一个大大的辐射凹坑，信号根本就不往这个凹坑里面走。所以，一定不能把家里的WiFi 天线正对着你的手机......
但是大大的个头是在是太影响美观了，于是工程师们就想着如何进行单极子小型化，比较常见的方案是把单极子的辐射线做成螺旋状的来压缩天线的体积。抑或是做成拉伸结构的，不用的时候就缩起来。
这种利用螺旋线来缩小单极子天线尺寸的方式也曾广泛地应用在手机中。比如早期的摩托罗拉手机和诺基亚手机，天线就变成了一个小萝卜头的样子。
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