vivo 首席天線專家 黃奐衢 博士

臺(tái)灣大學(xué)電信工程研究所電波組 (天線設(shè)計(jì)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(jī)及平板天線研發(fā)與設(shè)計(jì)12年，曾任職多家全球智能手機(jī)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(tái)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(xiàng)目管理學(xué)會(huì) (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(huì)3D曲面玻璃分會(huì)/ 廣東省觸控及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)/ 中瑞會(huì)展/ 中新材會(huì)展在深圳所共同舉辦的“3D曲面玻璃 & 全面屏手機(jī)高峰會(huì)”上，vivo首席天線專家黃奐衢博士應(yīng)邀針對(duì)《全面屏手機(jī)天線設(shè)計(jì)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(jī)全面屏技術(shù)發(fā)展論壇”上領(lǐng)跑手機(jī)相關(guān)業(yè)界首次從整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度發(fā)表《全面屏手機(jī)天線設(shè)計(jì)簡介》的演說后，回響熱烈、佳評(píng)踴躍，黃博士再次受邀對(duì)此主題向全場超過740位的參會(huì)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(duì)《全面屏手機(jī)天線設(shè)計(jì)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(dòng)、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(duì)天線出眾超群的理解高度、深度，與廣度，頓時(shí)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(duì)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(duì)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(jí)，但卻又是接收鏈路的第一級(jí)，即其同時(shí)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(dòng)(passive)元件，因天線的特殊性、豐富性，與關(guān)鍵性，故在國際電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)中，天線此元件便單獨(dú)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(huì)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(shí)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(jì)師(designers)，更是藝術(shù)家(artists)！因?yàn)樽鳛樗囆g(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(dòng)人心神的曠世巨作；而天線設(shè)計(jì)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(jì)師即藝術(shù)家

在別出心裁且精彩生動(dòng)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(shí)，基本可用天線的效率來評(píng)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(gè)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(jī)和全面屏手機(jī)在此四個(gè)大維度上的差別，并提點(diǎn)出全面屏手機(jī)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(shí)屏更靠近天線，而屏對(duì)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(yàn)，在電氣此維度上便需做更高(more demanding)的要求，如﹕天線設(shè)計(jì)能力的提升、新天線制程與實(shí)現(xiàn)工藝的開發(fā)和導(dǎo)入、數(shù)目更多/ 功能更強(qiáng)/ 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(duì)比傳統(tǒng)手機(jī)與全面屏手機(jī)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(duì)天線的常見影響或風(fēng)險(xiǎn)主要大項(xiàng)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(hào)中的高頻諧波能量耦合入天線)，與用戶體驗(yàn)的劣化(因來自更受限的天線擺放位置)；反之，天線對(duì)屏潛在的影響風(fēng)險(xiǎn)則主要來自于因天線發(fā)射功率而造成屏可能的誤動(dòng)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(shí)。對(duì)于前述各風(fēng)險(xiǎn)，黃博士也一一做出細(xì)致且系統(tǒng)性的建議對(duì)策。

此外，黃奐衢博士也對(duì)現(xiàn)今三大全面屏手機(jī)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(jī)型的天線相關(guān)設(shè)計(jì)對(duì)比；此外，黃博士還在時(shí)間軸上縱向?qū)Ρ攘送瑥S家相同或類似類型前后世代機(jī)型的天線相關(guān)設(shè)計(jì)，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(jī)種，即：小米Mix 2、Samsung S8，與Sharp Aquos S2，的橫向跨類型對(duì)比。故經(jīng)由黃博士前述三種不同角度與維度的強(qiáng)邏輯性與系統(tǒng)性分析，使參會(huì)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(jī)天線的相關(guān)設(shè)計(jì)。

在回顧過往傳統(tǒng)手機(jī)與對(duì)比現(xiàn)今全面屏手機(jī)的天線相關(guān)設(shè)計(jì)后，黃奐衢博士也更往上一層站在更高的高度對(duì)全面屏手機(jī)天線設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(jī)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(dòng)通信)，而5G的即將到來將會(huì)對(duì)天線數(shù)目有更高的需求(如中國移動(dòng)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(jī)型上，或許是未來短期而言手機(jī)天線設(shè)計(jì)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(dòng)終端概念與趨勢下，天線與屏的關(guān)系是否會(huì)從目前兩者獨(dú)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(shí)提出的“天線在屏、屏載天線”的設(shè)計(jì)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(yàn)的一個(gè)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(duì)此次《全面屏手機(jī)天線設(shè)計(jì)簡介》演講進(jìn)行了總結(jié)，黃博士表示，相較于傳統(tǒng)手機(jī)的天線設(shè)計(jì)，全面屏手機(jī)的天線設(shè)計(jì)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(duì)空間環(huán)境運(yùn)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(shí)現(xiàn)工藝(以更好地運(yùn)用有限的空間環(huán)境)、進(jìn)行天線設(shè)計(jì)技巧的提升，及使用數(shù)目更多/ 功能更強(qiáng)/ 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(jì)，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(yàn)。且黃博士也再次提點(diǎn)，在處理屏對(duì)天線的影響時(shí)，也需同步留意天線對(duì)屏的影響，尤其是在產(chǎn)品與外觀趨勢對(duì)兩者間距需求越來越近時(shí)，即逐漸趨近極致的全面屏手機(jī)時(shí)。

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(jī)業(yè)界第一臺(tái)全面屏全金屬手機(jī)，其手機(jī)背蓋維持了經(jīng)典的全金屬U形縫(似iPhone 7)設(shè)計(jì)，以最大程度保障用戶視覺感受的一體性與對(duì)稱性，而在全面屏與全金屬兩者并存對(duì)天線設(shè)計(jì)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(jī)公司。

vivo首席天線專家黃奐衢博士再次從整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，通過新穎、生動(dòng)、細(xì)致、深刻，與強(qiáng)邏輯度及高全局性的演說，令在場740多位參會(huì)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(tái)全面屏全金屬(U形縫)的手機(jī)