智能天線技術(shù)在20世紀(jì)60年代就開始發(fā)展，最初研究對象是雷達(dá)天線陣，目的是提高雷達(dá)的性能和電子對抗的能力。而其真正的發(fā)展是在20世紀(jì)90年代初，以微計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號處理技術(shù)為基礎(chǔ)，其發(fā)展也是從雷達(dá)開始的。到20世紀(jì)90年代中，在美國和中國開始考慮將智能天線技術(shù)使用于無線通信系統(tǒng)。在1997年，北京信威通信技術(shù)公司開發(fā)成功使用智能天線技術(shù)的SCDMA無線用戶環(huán)路系統(tǒng)；美國Redcom公司則在時(shí)分多址的PHS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了智能天線。

以上是最先商用化的智能天線系統(tǒng)。同時(shí)，在國內(nèi)外眾多大學(xué)和研究結(jié)構(gòu)內(nèi)也廣泛研究了多種智能天線的波束成形算法和實(shí)現(xiàn)方案。在1998年電信科學(xué)技術(shù)研究院代表我國電信主管部門向國際電聯(lián)提交的TD-SCDMA RTT建議并與2000年5月已被ITU批準(zhǔn)為第三代移動通信國際標(biāo)準(zhǔn)之一CDMA TDD技術(shù)(低碼片速率選項(xiàng))，就是第一次提出以智能天線為核心技術(shù)的CDMA通信系統(tǒng),在國內(nèi)外獲得了廣泛的認(rèn)可和支持。

1. 智能天線分類

通常，智能天線技術(shù)將使用于無線通信系統(tǒng)中的無線基站。具有智能天線的TDD無線基站描述了一個(gè)具有智能的天線工作于TDD方式的CDMA基站的示意方框圖。由此可見，和傳統(tǒng)的、沒有智能天線的基站比較，它在硬件上由一個(gè)天線陣和一組收發(fā)信機(jī)組成了其射頻部分；而在基帶信號處理部分的硬件則基本相同。每個(gè)射頻收發(fā)信機(jī)都有ADC和DAC，它們將接收到的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將待發(fā)射的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬基帶信號，最后完成模擬信號和數(shù)字信號的相互轉(zhuǎn)換。而所有收發(fā)數(shù)字信號都通過一組高速數(shù)字總線和基帶數(shù)字信號處理器連接。

智能天線是一個(gè)天線陣列。它由個(gè)天線單元組成，不同天線元對信號施以不同的權(quán)值，然后相加，產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。每個(gè)天線單元有套加權(quán)器，可以形成個(gè)不同方向的波束，用戶數(shù)可以大于天線單元數(shù)。根據(jù)采用的天線方向圖形狀，可以將只能天線分為兩類：

（1）自適應(yīng)方向圖智能天線

自適應(yīng)天線陣列是智能天線的主要類型，可以完成用戶信號接收和發(fā)送，它采用自適應(yīng)算法，其方向圖沒有固定的形狀，隨著信號及干擾而變化。自適應(yīng)天線陣列系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理技術(shù)識別用戶信號到達(dá)方向，并在此方向形成天線主波束。它的優(yōu)點(diǎn)是算法較為簡單，可以得到最大的信號干擾比。自適應(yīng)天線陣著眼于信號環(huán)境的分析與權(quán)集實(shí)時(shí)優(yōu)化上, 動態(tài)響應(yīng)速度相對較慢。

自適應(yīng)天線陣列一般采用4～16天線陣元結(jié)構(gòu)，陣元間距為半個(gè)波長。天線陣元分布方式有直線型、圓環(huán)型和平面型。

（2）多波束智能天線

多波束天線多波束天線在工作時(shí)，天線方向圖形狀基本不變，其利用多個(gè)并行波束覆蓋整個(gè)用戶區(qū)，每個(gè)波束的指向是固定的，波束寬度也隨天線元數(shù)目而確定。當(dāng)用戶在小區(qū)中移動時(shí)，它通過測向確定用戶信號的到達(dá)方向(DOA)，然后根據(jù)信號的DOA選取合適的陣元加權(quán)，將方向圖的主瓣指向用戶方向，從而提高用戶的信噪比。基站在不同的相應(yīng)波束中進(jìn)行選擇，使接收信號最強(qiáng)。波束智能天線對于處于非主瓣區(qū)域的干擾，是通過控制低的旁瓣電平來確保抑制的。與自適應(yīng)智能天線相比，固定形狀波束智能天線無需迭代、響應(yīng)速度快，而且魯棒性好，但它對天線單元與信道的要求較高，而且用戶信號并不一定在波束中心，當(dāng)用戶位于波束邊緣及干擾信號位于波束中央時(shí)，接收效果最差，所以多波束天線不能實(shí)現(xiàn)信號最佳接收，一般只用作接收天線。

2. 移動通信中小天線

隨著無線通信中語音業(yè)務(wù)、窄帶和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、衛(wèi)星廣播、衛(wèi)星定位的興起， 移動通信產(chǎn)品市場需求的日益膨脹，只有那些體積小，攜帶方便，高靈敏度，高穩(wěn)定性的無線通信產(chǎn)品才能滿足需求。BICOMS、MEMS等新興微加工技術(shù)，使得不僅是現(xiàn)數(shù)字、基帶電路模塊，甚至連射頻模塊也已成功的實(shí)現(xiàn)了微型化、芯片化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。與此同時(shí)，天線作為重要的射頻前端器件，其指標(biāo)要求也日益“苛刻”，小型化、內(nèi)置化、多頻段、智能化是移動終端小天線的發(fā)展趨勢。

小天線按照H.A.WHEELER的定義是指最大天線尺寸L2GHz）下尺寸較小的天線。

（1）新型雙頻天線技術(shù)

線極化雙枝印刷IFA天線：雙頻線極化電小天線主要應(yīng)用在GSM、PCS等個(gè)人移動終端上面。典型內(nèi)置天線原型為平面倒F結(jié)構(gòu)。輻射貼片由形狀產(chǎn)生了不同長度的繞行諧振電流，從而形成了雙頻特性。

圓極化雙頻電小天線技術(shù)：圓極化雙頻電小天線主要應(yīng)用在衛(wèi)星定位地面接收設(shè)備上面。對于微帶結(jié)構(gòu)的圓極化微帶天線，實(shí)現(xiàn)雙頻的主流技術(shù)是貼片上開縫實(shí)現(xiàn)。該結(jié)構(gòu)的主要缺陷是沒有對TM02的抑制，為了降低互耦，保證低旁瓣的方向性，只能采用TM01、TM03模式來構(gòu)成雙頻。這樣就增加的天線的尺寸。

（2）新型多頻天線技術(shù)

隨著3G、WLAN等應(yīng)用的發(fā)展，多頻段覆蓋天線是天線發(fā)展最新的趨勢。目前一般有兩種解決，一種是多諧振結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)多頻段，另一種是采取寬帶結(jié)構(gòu)，采取一個(gè)倍頻的帶寬來覆蓋所有要求的頻段。新型印刷雙環(huán)線多頻天線和新型印刷雙鈴天線是第三代和下一代移動通信天線單元的候選方案。

新型印刷雙環(huán)線多頻天線：該結(jié)構(gòu)采用了不同匝數(shù)的印刷環(huán)線構(gòu)成了多個(gè)諧振回路，低頻主要諧振在匝數(shù)多的環(huán)線上，高頻主要諧振在匝數(shù)底的環(huán)線上。兩環(huán)的基次諧振模式和高次諧振模式耦合構(gòu)成了該天線的多頻特性。該天線的測量和仿真結(jié)果，可以清楚地看到，該天線在1GHz、1.6GHz、1.8GHz、2.4GHz、有多個(gè)諧振頻段。

新型雙鈴寬頻天線：為了滿足2GHZ以上頻率的多頻通信的需求，寬帶平面內(nèi)置天線覆蓋了2-4.2GHz的頻帶可以滿足IMT2000、WLAN802.11b、Bluetooth、3.5GHz無線接入等應(yīng)用。

（3）可重構(gòu)天線技術(shù)

隨著MEMS工藝的發(fā)展，近年來出現(xiàn)了新的天線類型：可重構(gòu)天線。該類型天線利用MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了天線結(jié)構(gòu)可變，使天線通過結(jié)構(gòu)變化來改變天線頻段，方向性等參數(shù)。