陆教授浅谈：5G毫米波手机天线技术的发展现状和未来的应用场景

近日，香港城大电子工程学系讲座教授陆贵文教授荣获英国皇家工程院院士荣衔，以表彰他在推动天线研究的卓越贡献。他研发的天线由L形探针馈电微带天线、磁电耦极天线，以至5G毫米波手机天线等技术，均在天线领域影响深远。

陆教授说「身为工程师，必须有远见。」能够不断研创和开发新的天线和技术，他认为这有赖于工业界的紧密合作，透过与工业界接触，至少知道工程业界未来八至十年的需求和趋势，也回馈了很多创意理念，去推进天线研究，而不会闭门造车。

陆教授回忆道最初研究宽带天线（wideband antenna）时，当时的微带天线（microstrip antenna）带宽很窄，只有2至3%，因此他们集中研究如何增加带宽，令天线可以接收多个频道，因此研发了L形探针天线，让其带宽增至30%的同时还保持合理的辐射特性。

但当他与工业界接触后，又发现原来单单增加天线的带宽并不足够，还要提升其他指标，例如当天线射向前面时，后面的讯号要减弱，否则会影响后面其他天线的讯号，于是他便再设法改良，并研发出了磁电偶极天线。

5G毫米波天线

他又举例说，全球未来马上要采用的5G流动通讯将是28GHz，属毫米波的一种，这种毫米波手机天线技术的载波频率比3G及4G高10倍，好处是由于载波频率愈高，有效带宽也愈大。但业界需要一些相控阵（phase array）的天线安装在手机里，因为目前集成电路（IC）发射的能量不高，以及毫米波易被空气吸收，所以若要讯号射程远，便需要采用高增益的天线，但高增益的天线只能集中朝某一个方向发射，由于手机用户不会只固定在某一方位，而是多方位移动，因此手机天线便要像雷达般不停扫描，以便与发射器联系，这便是相控阵天线的作用。而如何令手机上相控阵天线的扫描角度够广阔，是未来天线发展要克服的难题之一。

随着5G通讯即将来临，讨论5G毫米波手机天线技术的人也随之增加。但其实对于陆教授与电子工程学系的同事而言，他们早在十年前已经开始研究相关的毫米波天线技术。此外，他与毫米波国家重点实验室其他成员已掌握的太赫兹技术，将可为未来通讯作更多贡献。

陆教授说：「我的事业在香港城大得以发展、研究成果获得国际学术界关注，这些都离不开大学的支持。电子工程学系系主任彭慧芝讲座教授、毫米波国家重点实验室主任陈志豪讲座教授等同事，以及多位前任及现任电子工程学系教授亦一直支持我。」

陆教授说：“未来的天线不但要求更大带宽，还需有其他特点，例如多输入多输出(意思是不只是一条天线接收讯号，而是多条天线，再挑选讯号最强的那一条）、相控阵与天线小型化。”陆教授近期的研究计划包括非金属天线、透明天线、水天线与3D天线，均为无线通信开创新方向。

陆教授表示，从事研究的工程师总希望为迫切的问题找出崭新解决方案。除了5G毫米波手机天线技术的研究，他仍会继续不断钻研天线，但希望把重点将从通讯转到医药。