华为正申请新专利：专业跑表首创的悬浮式天线设计！
发布时间：2021-11-15上周，华为正式宣布将在11月17日的新品发布会上带来华为首款专业跑表――华为WATCH GT Runner。新品将搭载Harmony OS，是首款采用悬浮式天线设计的专业运动跑表，GPS天线性能较传统设计提升135%，可实现跑道级精准定位。
华为消费者业务COO何刚表示，这是华为迄今定位最准的手表，它不仅解决了定位精准与轻薄不可兼得的痛点，还支持双频五星精准定位，带来更快的搜星速度、更稳定的定位信号，实现马拉松跑道级精准定位。
值得注意的是，除了定位准，华为WatchGTRunner还将为跑者提供配速、跑力指数、心率、距离等各项专业数据。
据了解，华为正在申请该技术的专利。此外，还有消息透露华为WATCHGT3和华为二合一笔记本MatebookE也将会在本次发布会亮相。
为什么华为这次要用到悬浮式天线，而非贴片天线呢？
我们先来了解一下贴片天线和悬浮式天线各自的优势都有什么，顺便介绍一下馈送方法和带宽增加的方法。
微带贴片天线是一种用于半球形覆盖的窄带微波传输链路流行的印刷谐振天线。由于其平面配置以及易于与微带技术集成，微带贴片天线已经被大量研究，并且常被用于阵列元件。
常见的微带天线的形状是正方形、长方形、圆形、环形、等边三角形和椭圆形，任何连续形状都可以。（下图为举例说明）
如上图所示，它展示了圆形和矩形贴片天线的结构。一些贴片天线使用电介质隔离层避开电介质基片，在空气中悬挂金属贴片，所得的结构是不太稳固的，但能提供较好的带宽。
优点是抛光机与微波技术的融合容易与电路元件极化分集（可以很容易被设计成垂直、水平右旋圆，或整合左旋圆）。带宽加宽技术可以处理低射频功率大欧姆损耗，这种技术最常见的是微带天线的矩形贴片。
矩形贴片天线部分大约是矩形微带传输线的二分之一波长。当天线的基板是空的，矩形微带天线的长度大约是自由空间波长的一半。如果天线装载一个电介质作为它的基体，天线的长度随着低级相对介电常数的增加而降低。由于电边缘场的扩展，而天线的谐振长度稍短，从而天线的电长度略微增加。微带天线电介质的装入同时影响它的辐射图案和阻抗带宽。当基板的介电常数增加时，天线的带宽减小。这增加了天线的Q因子，因此降低了阻抗带宽。
馈送方法：同轴探头馈送、微带传输线、嵌入式微带线、孔径耦合馈电、邻近耦合微带线馈送（馈送和贴片之间没有直接接触）。
带宽增加：以下方法可供参考：采用厚的低介电常数基板、在贴片的同一层上紧密排列寄生贴片（15%BW）、使用层叠寄生贴片（多层，BW达到20%）、在补丁上引入一个U形槽（30%BW）、孔径耦合（背瓣高辐射，10%BW）、孔径耦合堆叠贴片（40%~50%BW）、L型探针耦合。
是一个薄金属导体粘贴到接地电介质基地的天线。
通常，悬浮板天线的厚度范围从0.03λl~0.12λl（λL是良好匹配的阻抗带宽的最低频率波长），大约为1的低相对介电常数。悬浮板天线具有带宽阻抗和独特的辐射性能。使用厚的介电基板是一种简单有效的方法，通过减少其无装载Q因子，以增加微带贴片天线的阻抗带宽。随着阻抗带宽的增加，表面波的损失也增加，从而降低辐射效率。（下图为举例说明）
其优缺点也很明显，优点是易于制作、价格不昂贵、带宽大、无表面波，缺点是相对于传统的微带天线，这类天线交叉极化高。
馈送方法：同轴探针（选配不便，BW只有8%）。
带宽增加：带宽可以使用这些技术加以改进、有馈电探针与容性负载构成的双探针馈电装置；长U形槽，从悬浮板对称切割（BW10%~40%）；L形探针（BW达到36%）；T形探针（BW达到36%）；半波长馈电条；对称短路pin的中心馈电悬浮板天线；层叠悬浮板天线等。
至于华为在其专业跑表上采用悬浮式天线设计的理由，是因为随着全球移动设备数量呈现爆发式的增长，无线网络不得不面临日益拥挤的局面。而5G网络的来临，将会让这种局面变得更加严峻。任何能够提升信号强度的方法都会导致设备联网速度大幅提升，尤其是当我们使用高频率的频段时，信号往往更容易受到干扰。
而为了解决上述问题，在国外有研究人员发明了“悬浮式”天线。也就是开发了一种毫米波阵列，几乎可以完全与移动设备的主板分离，而这就能避免传统天线设计中容易被主板削弱信号强度的问题。
在得知这项技术时，它还处于早期的研发阶段，距离正式发布或商用还需要一定的时间。
不过华为的鸿蒙手表已经采用了该技术，并正在申请专利，这对下一代5G网络技术来说具有重要的意义。尤其是在我国移动设备数量庞大的城市中，更强的信号接收能力可以克服设备数量拥挤而带来的负面影响，同时还可以帮助更多的家庭使用上千兆网络。它可以通过无线的方式取代传统的光纤接入，从而节省大量安装铺设光纤所需要的成本。
那么，这款专业跑表究竟能否解决定位精准与轻薄不可兼得的痛点，爱好跑步的朋友不妨期待一下11月17日华为全场景智慧生活新品发布会，也许会揭晓更多的细节。
