图2-1 智能天线结构图

2。1。2智能天线基本原理

智能天线的基本原理图如下图2-2所示，它的基本思想是天线使用多个动态窄波束分别跟踪多个期望信号，抑制窄波束外的信号，随机多径信道上移动用户的物理方向很难确定，并不就是理想波束方向。它能够把主波束对准期望用户的入射信号并自主跟踪信号，并自动把零陷或旁瓣对准干扰信号，来抑制干扰信号，提高信号信噪比，改善系统性能，并且及时识别各方向的入射波。

图2-2 智能天线原理图

2。2智能天线的分类

智能天线能够利用多个天线阵元组合来处理信息，调整发射、接收方向图，来面对各种信号环境的考验。它也能够在不知道干扰方向时，调整信号加权值大小，使阵列天线的零陷对准干扰，来抑制干扰。

根据其实现方式，智能天线可以分为波束切换智能天线和自适应智能天线。

波束切换智能天线又叫做预多波束智能天线，其结构图如下图2-3所示。它是在接收或发射端提前设置一组不同入射方向的窄波束，根据判断出的期望信号来源，在这些窄波束中选取一个最适波束，再在这一波束上接收或发射期望信号。

波束切换智能天线相比较运算复杂的自适应天线而言，它不需要及时计算即可得到波束的优点让它可以轻松地跟踪信号。波束切换智能天线对信道衰落，信号环境的骤变的适应能力高，具有结构简单、工程易于实现等优点。但是波束切换智能天线只是普通天线到智能天线的一个过渡技术，存在着很多局限。波束切换智能天线的方向图很有限，只能在预设的几种窄波束中选择，只能根据实际情况来选择相应波束使发射或接收信号达到最强。但是当用户的信号不在波束中心处时，接收效果会变差。当正好处于边缘时，此时干扰信号位于波束中间，接收效果最差。因此，波束切换智能天线无法满足当今社会越来越高的要求，最终被有更大优势的自适应智能天线所取代。

图2-3波束切换智能天线结构图

自适应智能天线结构图如下图2-4所示，它通过数字信号处理技术来判断用户信号的入射方向，并形成次方向上的可随入射信号方向自动调整的主波束，来保证将主瓣对准期望信号方向，而使干扰信号落在零陷或旁瓣上去[10]。自适应智能天线这种能够用户信号的移动和信道变化而自动调整天线阵列的权值，使主瓣一直对准期望信号。

图2-4 自适应智能天线结构图

2。3智能天线的模型

要对智能天线进行理论研究，首先要先建立合适的数学模型，这是很重要的，因为智能天线的参数在实际应用中较为复杂，阵列结构多样，各阵元、通道皆存在着差异，阵列发射或接收的信号具有自己的带宽、恒模、循环平稳性等特殊性质，以及天线阵列工作环境下受到的干扰、噪声等，这些都会给理论研究带来许多的影响。因此，选择对实际情况进行假设、模拟，建立理想的数学模型可以方便研究。文中一般着重研究其中一些重要的参数，而保持其它次要因素固定不变。下面就对阵列和输入信号假设，建立合适的阵列信号属性模型。

2。3。1阵列假设

事实上，无法使得天线的每一个阵元都能对同一信号产生同样的相响应，即阵元的方向性是不一致的。但是为了简化模型，要尽量选择方向性一直的天线阵元组成天线阵列。这样，阵元就能够呈现均匀的方向性。这样就不用考虑阵元本身的方向性，而只是需要关注空间信号在各个阵元上产生的相位延迟。

空间信号入射到阵元上产生的相对时间延迟是阵列信号参数估计的主要信息来源，同时也依赖阵元间的空间位置。而一旦阵元位置产生误差将会引起延迟信号估计产生误差，最后影响信号参数估计，所以，一般假设阵元位置固定不变且是已知的，比如均匀圆环阵、直线阵、平面阵等。其中，均匀圆环阵和平面天线阵适用于室内，而均匀直线阵使用与市区环境。