回到100個(gè)發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)，今天是手機(jī)天線(xiàn)。

2010年，全球最火的手機(jī)iPhone4，竟然因?yàn)槲兆瞬粚?duì)就變成了板磚。

為什么一只手，就能讓它變“啞巴”？

大家好我是火箭叔，要回答這個(gè)問(wèn)題，我們得繼續(xù)往前穿越。

時(shí)間回到1984年，你手握大哥大——摩托羅拉帶來(lái)的世界首款商用手機(jī)。

它有兩個(gè)明顯的標(biāo)志，像磚頭一樣大的機(jī)身，以及，幾乎跟機(jī)身一樣長(zhǎng)的天線(xiàn)。

這根天線(xiàn)顯然不是裝飾，它的作用只有一個(gè)——在那個(gè)基站極少的年代里，用盡可能大的能量，把信號(hào)發(fā)射出去。

物理尺寸為工程設(shè)計(jì)帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)，但是，卻為便攜性帶來(lái)了災(zāi)難。

不過(guò)這得兩說(shuō)......也許我要的就是它大，最好大到1公里以外也能一眼認(rèn)出來(lái)。這兒有個(gè)段子，我放在片尾講給你聽(tīng)。

時(shí)間快進(jìn)到九十年代，基站越來(lái)越多，信號(hào)覆蓋越來(lái)越好，大家對(duì)便攜性的要求也越來(lái)越高，于是，手機(jī)天線(xiàn)也開(kāi)始縮小了。

同樣是摩托羅拉，帶來(lái)了令同行汗顏的翻蓋機(jī)，尺寸縮為原來(lái)的一半，天線(xiàn)幾乎消失——變?yōu)榱艘桓梢陨炜s的細(xì)桿子。

當(dāng)年最帥的動(dòng)作一定是用嘴，把天線(xiàn)咬著拔出來(lái)的那一刻，你有沒(méi)有干過(guò)這事兒？

但其實(shí)，這純屬多余，把天線(xiàn)藏在機(jī)身里照樣有信號(hào)。因?yàn)楣こ處煄?lái)了一個(gè)天才設(shè)計(jì)——螺旋天線(xiàn)。

它藏在天線(xiàn)管里：看起來(lái)像一根彈簧。把它拉直，實(shí)際上跟一根天線(xiàn)桿一樣長(zhǎng)。它既保留了部分性能，又極大地縮小了體積，這正是翻蓋和小型機(jī)型能流行的物理原因。

手機(jī)從此刻開(kāi)始，不再是冰冷的工具，而成了時(shí)尚單品。

但很快問(wèn)題又來(lái)了，隨著使用手機(jī)的人越來(lái)越多，頻譜越來(lái)越擠，運(yùn)營(yíng)商只能釋放出更多頻段。而頻率升高意味著波長(zhǎng)變短，那么理想天線(xiàn)的尺寸也隨之改變。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，適合 850MHz 的天線(xiàn)，對(duì) 1900MHz 的信號(hào)就不再高效，這便催生了雙頻、多頻的天線(xiàn)設(shè)計(jì)思路：工程師要么在一根天線(xiàn)上做“分支”，要么在同一小空間里并置多條不同長(zhǎng)度的天線(xiàn)路徑。諾基亞開(kāi)始嶄露頭角，它把天線(xiàn)“藏”進(jìn)塑料和電路板上，靠 PIFA 類(lèi)貼片結(jié)構(gòu)把多段“長(zhǎng)度”合并在一塊小金屬里，同時(shí)在天線(xiàn)下方放置金屬屏蔽層，來(lái)控制輻射方向和靠近人體的暴露，從而實(shí)現(xiàn)既隱形又合格的收發(fā)性能。正是這類(lèi)創(chuàng)新，讓3210這樣的機(jī)型成為一代經(jīng)典。

而當(dāng)審美成為主要的賣(mài)點(diǎn)之后，天線(xiàn)又面臨新的考驗(yàn)。廠(chǎng)商為了極致纖薄，開(kāi)始把天線(xiàn)位置下移或印刷化：有的把主天線(xiàn)移到底部以遠(yuǎn)離頭部，有的用激光金屬化把天線(xiàn)“印”在背板上或框架里，Palm 系列和后來(lái)很多滑蓋、觸屏機(jī)都在用這種更精密的制造工藝。其難點(diǎn)是：天線(xiàn)不能互相干擾，不能被電池或金屬大面積遮擋，還要兼顧 GPS、Wi-Fi、藍(lán)牙等多種功能的共存與隔離——這是把工程學(xué)變成“空間美學(xué)”的過(guò)程。到這一步，天線(xiàn)不再是孤立的元件，而成了手機(jī)內(nèi)部的版圖，需要精細(xì)布局與仿真驗(yàn)證。

時(shí)間終于來(lái)到2010年，定義下一個(gè)天線(xiàn)革命的，還得是蘋(píng)果......不過(guò)它一上來(lái)就翻車(chē)了。

喬布斯說(shuō)，我要用天線(xiàn)做機(jī)身！于是蘋(píng)果把不銹鋼中框分割成天線(xiàn)區(qū)，這種史無(wú)前例的設(shè)計(jì)確實(shí)相當(dāng)驚艷。但問(wèn)題也來(lái)了：金屬邊框靠近人手時(shí)，人體就成了電學(xué)上的“附加元件”——手與金屬之間會(huì)產(chǎn)生耦合，改變天線(xiàn)的阻抗匹配與電流分布，于是原本按實(shí)驗(yàn)室調(diào)好的輻射方向和效率會(huì)被臨時(shí)“挪位”，信號(hào)就可能在某些握持姿態(tài)下驟降。這便是蘋(píng)果遭遇的“天線(xiàn)門(mén)”風(fēng)波，它讓全世界都感知到了這個(gè)設(shè)計(jì)的盲點(diǎn)。于是，“把人放進(jìn)天線(xiàn)設(shè)計(jì)”這一原則開(kāi)始成為行業(yè)常識(shí)。

現(xiàn)在，請(qǐng)拿起你的手機(jī)仔細(xì)觀(guān)察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)幾乎跟iPhone4一模一樣的設(shè)計(jì)沿用至今——只是四周多了很多條縫。因?yàn)檫M(jìn)入 4G/5G 時(shí)代，天線(xiàn)徹底變成了“合唱團(tuán)”：蜂窩多頻天線(xiàn)、Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS、NFC，再到為毫米波 5G 設(shè)計(jì)的小型陣列和波束成形單元，整體天線(xiàn)元素的數(shù)量成倍增加——有些集成方案甚至已經(jīng)從個(gè)位數(shù)走向十幾、幾十個(gè)天線(xiàn)單元，并依賴(lài) MIMO、多路切換與智能調(diào)諧來(lái)在各種握持和遮擋條件下保持連接穩(wěn)定。

每一次手機(jī)變得更薄更漂亮，其實(shí)都是工程師在用物理、材料和軟件互補(bǔ)解決“天線(xiàn)問(wèn)題”的結(jié)果——而它們，才是真正讓你能和世界保持通話(huà)的無(wú)名英雄。

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