自適應(yīng)天線陣列通過虛擬線路連接移動用戶，極大地改善了無線通訊。我們每天都沉浸在射頻無線電波的海洋之中，看不見的電磁能有不同的源頭：廣播塔、蜂窩電話網(wǎng)和警察的無線通訊等等。這些輻射也許對人體無害，但它們會嚴(yán)重影響我們收發(fā)信息。過度的無線能量也是一種污染，因?yàn)樗鼘⑵茐挠杏玫?a target='_blank' class='arckwlink_none'>通信。隨著電子通信的日益頻繁，無線電干擾也日漸嘈雜，我們環(huán)境中射頻干擾信號強(qiáng)度的增加，使我們必須加大無線信號的強(qiáng)度，才能在背景電磁噪聲中將有用信號區(qū)分開來。解決這個問題的一種方案是采用新型的射頻天線，這種天線能夠極大地減少人為干擾。以蜂窩電話通訊為例，采用這種全新的天線后，我們無須采用對用戶的通話進(jìn)行全向廣播發(fā)送這種浪費(fèi)的方式，而代之以跟蹤移動用戶的位置并將無線信號直接發(fā)送給他。這種天線系統(tǒng)在使其他用戶受到的干擾最小化的同時，也使得目標(biāo)用戶的接受信號強(qiáng)度達(dá)到最大。實(shí)際上，這等同于給每個移動用戶建立了一條虛擬的有線連接。 這些系統(tǒng)通常被稱為智能天線，它們之中最智能的那種又被稱為自適應(yīng)天線陣列。1992年我和他人一起在美國加州圣荷賽創(chuàng)立了愛瑞公司，致力于開發(fā)能應(yīng)用于已有和新的無線網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)天線陣列。每個陣列包含了多達(dá)12根的天線以及一個強(qiáng)大的數(shù)字處理器（用于對輸入輸出信號的合并和處理）。朗訊、北電以及其他一些公司也都在開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。我們的目標(biāo)都是降低成本和提高無線通訊的質(zhì)量。現(xiàn)在自適應(yīng)天線陣列已經(jīng)向數(shù)以百萬的蜂窩電話用戶提供這些好處。此外，由于非常適合大量數(shù)據(jù)的傳送和接收，它們極有可能成為無線因特網(wǎng)的關(guān)鍵部分。天線的物理學(xué)原理要了解智能天線的工作原理，先要了解比較“笨拙”的普通天線。射頻天線將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電流和電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ú⒅l(fā)射出去，同時天線也能截取這些電磁波并將之轉(zhuǎn)化為接收機(jī)能處理的電流和電壓信號。最簡單最常用的天線是偶極子，它不過是特定長度的能向空間全向發(fā)射能量的豎桿而已，無線電波在空中傳播的過程中，強(qiáng)度逐漸減弱，并被空氣、樹木和建筑等障礙物吸收。 商用廣播和電視臺必須向地理分布上分散的用戶提供服務(wù)，自然要進(jìn)行全向廣播。而一次蜂窩電話通訊通常只針對一個用戶，在蜂窩網(wǎng)中，用戶和最近的基站進(jìn)行通信，在基站里有一套天線負(fù)責(zé)處理周圍區(qū)域（稱作小區(qū)）內(nèi)所有的無線業(yè)務(wù)信號。基站按照一定的規(guī)律設(shè)立，使整個覆蓋區(qū)域能劃分為多個小區(qū)；用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，系統(tǒng)能自動將通話切換到其他合適的基站。在這種情況下，如果能將無線能量集中到單個用戶身上，就像手電筒通過反射鏡將光線集中成束那樣，效率就會高得多。同樣的功率，集束的信號能比全向發(fā)射的信號，傳播到遠(yuǎn)得多的地方。基站向不同用戶發(fā)送的波束在空間上是分開的，這樣相互干擾也降低了。 反射器能把無線電波聚焦成束，但是它們實(shí)在是又笨重又昂貴。所以工程師們想出了許多不用反射器卻能產(chǎn)生無線波束的辦法。如果我們并排放置兩根天線，它們之間的距離是無線信號波長的一半，那么從上面看下去時，這個簡單陣列發(fā)射能量的方向圖就是8字型的。在垂直于陣列（即垂直于兩根天線之間的連線）的兩個方向，無線電波的傳送距離將達(dá)到最大，因?yàn)樵谶@兩個方向上用戶能同時收到兩根天線發(fā)送的信號（換句話說，就是兩個信號是同相的）。然而，在平行于陣列的方向上，用戶將接收到相位相差180度的兩股信號。兩股信號的波峰和波谷相遇之后就彼此抵消了，因此就產(chǎn)生了零區(qū)，在那里將檢測不到任何信號。這種由兩根天線組成的天線陣列的波束是相當(dāng)寬的，而且它還將向兩個相反的方向發(fā)射。通過加入更多的天線，波束的寬度變得越來越窄。二戰(zhàn)以來，這種類型的相陣天線被用于雷達(dá)波束的聚焦。雖然天線數(shù)目的增加使得波束變得更窄，同時卻在主波束旁邊產(chǎn)生了更多的旁瓣。根據(jù)用戶方向的不同，波束信號既有可能比單天線發(fā)射的信號更強(qiáng)（“增益”），也有可能由于抵消效應(yīng)的存在變得比后者更弱（“損失”）。