波束赋形的基本原理是什么？

波束赋形的物理学原理，其实就是波的干涉现象。百度百科上定义如下：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。想象一下，在湖边漫步时，你和女朋友在相距很近的两点激起水波，两朵涟漪不断散开，然后交叠起来，形成了下面的图样。可以看出，有的地方水波增强，有的地方则减弱，并且增强和减弱的地方间隔分布，在最中间的狭窄区域最为明显。如果波峰和波峰，或者波谷和波谷相遇，则能量相加，波峰更高，波谷更深。这种情况叫做相长干涉。反之，如果波峰和波谷相遇，两者则相互抵消，震动归于静寂。这种情况叫做相消干涉。如果把这个现象抽象一下，可以得到下图：在两个馈源正中间的地方由于相长干涉，能量最强，可以认为形成了一个定向的波束，也叫做主瓣；两边则由于相消干涉能量抵消，形成了零陷，再往两边又是相长干涉，但弱于最中间，因此称作旁瓣。如果我们能继续增强正中央主瓣的能量，使其宽度更窄，并抑制两边的旁瓣，就可以得到干净利落的波束了。其实，普通天线一直在做这样的事情。天线内部排布着一系列的电磁波源，称作振子，或者天线单元。这些天线单元也利用干涉原理来形成定向的波束。由上图可以看出，纵向排列的天线单元越多，最中间的可集中的能量也就越多，波束也就越窄。但这只是一个垂直截面而已，其实完整的波束在空间是三维的，水平和垂直的宽度可能截然不同。下图是一个天线的振子排列，以及辐射能量三维分布图。可以看出，上述天线内振源的排布方式为纵向，横向的数量很少，因此其波束在垂直方向的能量集中，而水平方向的角度还是比较宽的，像一个薄薄的大饼。这种传统的天线水平方向的辐射角度多为60度，进行大面积的地面信号覆盖是一把好手，但要垂直覆盖高楼就有些力不从心了，称作“波束赋形”还是不够格。如果我们把这些天线单元的排布改成矩形，电磁波辐射能量将在最中央形成一个很粗的主瓣，周边是一圈的旁瓣，这就有点波束赋形的意思了。为了让波束更窄能量更集中，天线单元还需要更多更密，水平和垂直两个维度也都要兼顾，原本的天线就变成了大规模天线阵列。这下，生成的波束就犀利多了，用大规模天线阵列来支持波束赋形，稳了！
但是这样还有问题，那就是这个最大波束位于正中央，且其传播方向和天线阵列垂直，而手机是一直随着用户移动的，所在的位置完全不确定，主波束虽然犀利，但照射不到手机上也是白搭。那么，能不能让波束偏移一定的角度，对准手机来发射呢？
首先我们看看中央的主波束的形成过程：多列波的相位相同，也就是波峰和波谷在同一时间是对齐的，则它们到达手机时，就可以相长干涉，信号通过叠加得以增强。

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