去年十二月份《华为人》的一次访谈揭开了“卫星通话”的神秘外衣，“掰掉卫星电话的外置天线”，把卫星天线装进手机的天才设计终于揭开了真面目。
这项技术的发明人就是华为"天才少年"——孙利滨。
关于孙利滨，IEEE上给出了比较详细的介绍
“Libin Sun (Student Member, IEEE) received the B.S. degree from Xidian University, Xi’an, China, in 2016. He is currently pursuing the Ph.D. degree with the Department of Electrical and Engineering, Tsinghua University, Beijing, China.,His current research interests include antenna design and theory, particularly in 5G terminal antennas, MIMO and diversity antennas, circularly polarized antennas, and leaky-wave and surface-wave antennas.,Mr. Sun was a recipient of the Top 50 Outstanding Reviewer Award of the IEEE Transactions on Antennas and Propagation in 2019. He serves as a Reviewer for the IEEE Transactions on Antennas and Propagation, the IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE Access, IET Electronics Letters, Microwave and Optical Letters, and the International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering.”
孙利滨在完成博士学业之后，作为天才少年加入华为，通过两年的努力，和团队攻克了“手机卫星通话”这个业界空白，成功应用在华为Mate60 手机上，并且成为华为终端BG2023年十大发明之一。
做天线的人可能都知道，增益对于天线是多么的重要，如何提高天线的增益是很多天线人的追求。对于卫星天线来说，其增益更为重要，要比普通的手机天线增益提高9-10dB。
对于空间受限的手机来说，不要说增加9dB，就是1dB都是非常困难的。增加9-10dB，换成大家都能懂得话，就是天线的接收能力和发射能力都要比普通天线提高8倍。这简直就是天方夜谭。以至于在华为“”卫星通话刚出来的时候，很多人觉得是通过提高发射功率来实现的。
关于卫星通信天线的问题，很多人都会想到采用圆极化天线。因为圆极化天线本身就是卫星通信的一个常用方案，比如四臂螺旋天线。但是要在小小的手机上设计圆极化天线是非常困难的。
“因此，当时大家建议拿手机壳去做外置的天线，以此实现目标。虽然差距巨大，但是我始终相信能够用技术解决的问题，都不是什么大问题。我和团队打破常规的天线设计思路，另辟蹊径，提出了圆极化手机天线的设计范式。为了对抗电离层的法拉第旋转效应，星载天线一般都采用圆极化天线，然而终端天线还没有做过圆极化天线的研究。受到我的导师王汉阳老师共模/差模理论的启发，我提出了采用X模式天线在手机上实现圆极化设计的天线方案。”
在2024年，孙利滨发表的论文“Circularly-Polarized Antenna Design in Mobile Phones by the Combination of Common and Differential Modes”给出了这种X模式圆极化天线的详细结构和设计。其设计思路是通过采用槽蚀平面倒 F 天线 （PIFA） 或槽蚀空腔天线，一组正交极化模式，即 CM 和 DM，可以通过不对称馈电端口同时激励。然后，通过微调所提出的正交模式的谐振频率，可以在两种模式之间实现 90 度的相移，从而在末端发射方向上实现良好的 CP 性能。仿真结果表明，对于 CP PIFA 和腔体天线设计情况，可以分别实现 1.62 和 3.09 dBic 的良好左旋 CP 方向性。
文章部分截图如下：
这种天线的具体设计也在专利CN118786582A上做了详细说明。
一个复杂的难题，通过一个巧妙的设计就迎刃而解了。
在文章中，还给出了天线解耦的一个思路，“把两个天线看作一个整体，发射一组正交模式的信号，只要把两个模式的阻抗调成一致，无论这两个天线距离多近，也不存在互耦干扰。” 并且这个正交模天线也被应用在了华为的旗舰手机中。
其实，做设计就是这样，墨守成规则不进则退，只有打破常规，才能取得意想不到的收获。
下文是DeepSeek给出的设计手机卫星天线的过程：
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设计集成在手机内的卫星通信天线涉及多个关键步骤和技术挑战，以下是主要设计思路： ### 1. **需求分析** - **频率范围**：确定卫星通信的频率（如L波段、S波段、Ka波段等）。 - **天线增益与方向性**：根据通信距离和卫星信号强度，确定所需增益和方向性。 - **尺寸限制**：天线需适应手机内部空间，通常要求小型化。 - **功耗与效率**：确保天线高效工作，减少对手机电池的消耗。 ### 2. **天线类型选择** - **贴片天线**：适合小型化设计，易于集成，但增益较低。 - **螺旋天线**：适合圆极化信号，增益较高，但体积较大。 - **缝隙天线**：可集成在手机外壳上，节省内部空间。 ### 3. **天线设计** - **仿真与优化**：使用电磁仿真软件（如HFSS、CST）进行设计优化，确保性能。 - **材料选择**：选择低损耗、高介电常数的材料，提升效率。 - **多频段设计**：若需支持多个频段，可采用多频段天线设计。 ### 4. **集成与布局** - **空间优化**：合理布局天线，避免与其他组件（如电池、摄像头）干扰。 - **接地与屏蔽**：确保良好的接地和屏蔽，减少干扰。 - **天线调谐**：使用可调元件（如变容二极管）适应不同频段和环境。 ### 5. **性能测试** - **辐射模式测试**：验证天线的辐射特性是否符合要求。 - **增益与效率测试**：确保增益和效率满足通信需求。 - **实际环境测试**：在真实环境中测试性能，确保稳定性和可靠性。 ### 6. **合规性与认证** - **电磁兼容性（EMC）**：确保天线符合相关标准，避免干扰。 - **SAR值测试**：确保天线辐射在安全范围内。 ### 7. **制造与量产** - **制造工艺**：选择适合大规模生产的工艺（如PCB天线、LDS天线）。 - **质量控制**：确保每部手机的天线性能一致。 ### 8. **软件支持** - **信号处理**：优化信号处理算法，提升通信质量。 - **用户界面**：提供友好的卫星通信操作界面。 ### 9. **未来改进** - **新材料与新工艺**：探索新材料（如超材料）提升性能。 - **智能天线技术**：引入智能天线技术，增强信号接收能力。 ### 总结 设计集成在手机内的卫星通信天线需综合考虑性能、尺寸、功耗和成本等因素，通过仿真、优化和测试确保其在实际应用中的可靠性。 |
如果不去创新，那么AI分分钟做的比你更出色。因为你会的，它都会。但是如果你打破常规，那么AI只能做你的助手。
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