当前,第四代移动通信系统(简称4G,下同)已大规模商用,5G研究也正在如火如荼地开展,预计在不久的将来也会步入应用。在当今2G、3G、4G长期并存使用的过程中,如何在现有网络中让天线发挥更好的作用显得至关重要。面对更加复杂的通信环境,即使是在移动通信中扮演着重要角色的智能天线系统,也存在不足之处和需要改进的地方。基于上述背景,本文从工程实践出发,展开了对新一代智能天线的研究与设计。首先,本文概述了智能天线的研究现状和天线未来发展趋势,分析了智能天线存在的缺陷以及可改进的方向,在此基础上,提出了新一代智能天线系统的研究与设计,具有很好的应用价值和意义。然后,对工作频段为1710MHz-2200MHz(适用于在网使用的2G、3G频段)的新一代智能天线系统,进行从局部到整体的研究设计。本文结合理论和实践方法,对关键部件设计做了一些改进和创新,然后在整体上进行了优化设计。其主要内容包括:1)通过在对称振子臂上加载金属枝节,设计出一种性能优良,结构简单的辐射单元;2)利用反射板上垂直寄生单元的辐射场特点,同时达到在水平面提高交叉极化比和收敛波束宽度的目的,为阵列方向图的改善提供了一种新思路;3)设计一款高性能的校准网络,在关键部件定向耦合器设计中采用一种电容补偿型的结构,通过理论计算出电容补偿值并且在仿真和实测中得到了验证。4)射频寄生参数的影响给真实电路参数的测量带来麻烦,本文引入并简化了 TRL去嵌入技术,推导了简化模型的去嵌方案。5)通过组建两种功分器和馈线形成的馈电网络,利用场路一体化的设计方法将关键部件进行综合优化设计,达到阵列天线高隔离度和预期的波束特性。最终,在上述基础上制作出天线样机并进行了测量和分析,得益于系统各部分的优良设计,实测指标与仿真结果吻合,达到了设计要求并满足实际应用。