一种融合卫星天线的未来柔性手持终端的设计方案

有一张频率设计的图，其中有一个在手持终端中使用的细节不知道大家有没有留意。众所周知，宽带卫星实现直接连接基站已经不存在物理上的技术障碍了。因为地面基站毕竟功率够大，从地面基站的平板电扫描天线上行的信号，卫星一定是可以收到的，反之高性能的卫星下行的高频信号基站接收也正常不过。那么对于宽带通信来说，特别是未来采用基于5G软件定义自适应空口协议的移动终端，如何实现跟宽带卫星的通信呢？要想卫星通信提供大众乃至物联网通信场景，实现跟卫星的直连自然是最好的结果，但是手机接收卫星信号经过论证，特别是一些使用的三代宽禁带半导体工艺的低轨道通信卫星是没有问题的，但是要让手持终端上行数据到卫星上难度就大了。

在5G时代，手持终端通常会支持高中甚至低频等多个频段，我们的基带可以支持从2G-5G时代多种通信制式,HUAWEI最新的基带芯片甚至达到了LTE CAT.21。在未来大规模多输入输出阵列天线当中势必也会考虑使用非对称信道作为非地面网络的接入方式。总体而言，我们的终端对于上行的数据量的需求往往都会比下行的小很多。手机的通信频率越高，衰减越厉害，用毫米波做上行的话对天线的能量聚集度有很高的要求，天线需要极强的指向性，就手持终端今天的电池的能量密度往往达不到理想的高度，受制于这个原因，宽带手持卫星终端到今天也没有出现过。然而窄带卫星国际上有不少案例，国外的orbcomm国内的天通都可以直接使用很小的手持终端接收到信号。如果我们使用5G当中的中频段实现手持终端数据的上行行不行呢？当然是可以的，卫星作为一个接收点，只被动接收然后通过高频毫米波做下行，还不涉及到资源稀缺的中频率国际协调的事情，非对称信道的选择可谓一举多得。除了非对称信道的设计之外，需要实现控制信令和数据业务的分离，也就是在大的SDN/NFV网络中，扁平化的软件定义网络实现射频前端通过可行的频段进行控制信令的播发，然后在适配适合的频段做数据业务分发，这个数据业务频段选择可以根据用户的信道环境选择，适合中频段就用中频段，适合高频段就用高频段，实现在不同介质的网络节点中无缝切换，基站和手持终端都可以作为卫星通信的节点。

这种手持终端很小，亦或者我们称之为未来手机，它的形态也正在发生在日新月异的变化，摩尔定律在今天仍然行得通。我们试图预测一下未来的手持终端的几个想象，来看看它们到底长什么样，以及给我们下一代天体一体化终端有哪些启示。

最近有个关于下一代手机非常好的案例，那就是柔宇推出的柔派柔性屏手机，手机的屏幕可以折叠，手机以前通常是一个屏幕，今天却演变成了2个甚至还有三个屏幕的设计。当然具体成什么样子，是手机设计师们都致力于要做的事情，各大手机厂家都踊跃提出自己的方案，我们也有一个下一代智能终端的一个方案，那就是把天体一体化卫星终端和新的结构设计结合起来，尤其是曲面柔性屏幕带来的新的外观结构。

柔性屏幕有个很核心的技术，就是通过在透明的CPI薄膜上镀有机发光染料，由于屏幕可以折叠，所以屏幕可以做的很大，正常而言接收到卫星信号的平板电扫描天线差不多一个披萨饼大小，天线通常都会在PCB或者陶瓷基的板子做，厚厚一坨。如果我们使用液晶材料，特别是结合了三维印刷电路打印技术，可以直接把液晶阵列天线打印到手机背面亦或者通过柔性屏幕的背面。有一个问题值得探讨那就是天线尤其是高频液晶天线所发出的电磁波是否会对有机发光染料的屏幕造成干扰，从技术上说是有机发光二极管的共轭效益，表现为吸电子，具体而言有机半导体发光材料在电场驱动下，通过阴极和阳极分别注入电子和空穴，到达发光层后两种载流子发生复合而导致发光现象。但如果液晶聚合物天线前面有多层CPI使其保持净空或者能实现，当然在手机背板上做肯定是最简单的。那照这个趋势下去，只要有柔性屏幕的地方就有MIMO天线，区别只是柔性衬底上面的聚合物材料差异而已，一个是共轭效应的高分子聚合物，一个是高频介电损耗非常小的液晶聚合物。加工工艺或许会有差异，比如说在完成有机柔性屏幕的染料蒸镀之后，再进行液晶三维MIMO天线的印刷，这些都可以在一个生产线上完成。具体可行性没有做过研究，不过笔者家人就是从事PI薄膜事业，笔者也曾经亲身体验过相关生产线的建设和运行，对这方面工艺倒是有一点认识。

有趣的是以后的天地一体化的便携式终端不管是做成什么样子，只要有屏幕就是大规模MIMO阵列天线。

笔者尝试着结合自己的审美和对于未来移动终端的理解，设计一款终端。这种手机跟传统的折叠的曲面屏柔性屏手机的区别是侧面有一个小卷轴，柔性屏幕和天线都折叠的绕在卷轴里面，平时不用大屏幕或者办公的话，可以像传统手机一样使用，由于卷轴设计比较巧妙，从侧面看浑然一体，就是一个屏幕延伸到手机侧边框的全面屏。正常使用在适合不过。如果需要，就把这个吸附卷轴拔开，然后轻薄的屏幕就被拉了出来。拉出来的屏幕本身是跟手机真面的主屏幕连在一起的，所以也是浑然一体。

传统的柔性屏的手机设计让人感觉非常的厚，这在一定程度上浪费了柔性屏幕本来开发的初衷，用正反折叠来实现传统翻盖手机才能实现的两个屏幕联动，实在是有些浪费资源，用户也没有根本性的体验的提升。照我说，柔性屏那就是用起来一张纸一样的屏幕，谁能发挥柔性屏这样的特点，我认为才走对了路子，否则没有需求或者需求不大。