移动通信向高速率、稳定可靠、绿色的发展,要以灵活高效的电波覆盖作为基础。天线作为移动通信系统中的重要部件,对保证高效、灵活的电波覆盖起着至关重要的作用。智能天线自二十世纪四十年代出现以来,凭借其灵活的波束动态调控能力在移动通信中得到广泛应用。然而,对于短距离和室内移动通信,传统的智能天线系统构成相对分散、尺寸较大、成本较高,不适合在这类环境中应用。本文针对短距离和室内移动通信发展需求,借助先进电子技术,对具有波束自动变换能力的集成化智能天线进行深入研究。提出可用于集成的智能化天线辐射结构及其设计方法;利用人工智能、电磁波探测等先进技术实现天线的目标信息自感知功能;在此基础上完成具有自感知功能的智能天线系统集成。本文的研究工作将为短距离和室内移动通信灵活、高效的电波覆盖提供支撑。本文的主要工作和创新点如下:1.基于传统天线,提出了可用作智能化天线辐射结构的一维三波束可变换和二维四波束可变换天线阵列结构,分析了其辐射特性,进行了实验验证。探索研究了基于柱面波激励的任意二维波束变换天线阵列,建立了其辐射场计算模型,研究了任意波束指向所对应的最佳组合馈电集,并以此建立数据库作为先验知识,应用中可根据目标信息实时调用先验知识,实现阵列方向图的变换。研究工作为波束更加灵活多变的智能天线提供了基本辐射结构。2.提出了可辐射锥形波束的平面环形漏波天线结构,通过调节天线结构参数可获得灵活多变的二维锥形波束,为室内二维电波覆盖智能天线提供了基本辐射结构。在理论分析基础上,提出了基于基片集成波导的平面环形漏波天线的设计方法,实现了方向可控的锥形波束和法向单波束。同时,针对平面环形天线首尾相连的特殊结构,提出了紧凑的缝隙耦合馈电方法,实现了对辐射层馈电和剩余能量吸收,提高了远场的均匀性。3.提出了二维波束可变换的平面双环漏波天线阵列结构,建立了其辐射场计算模型,对双环漏波天线阵列的辐射特性进行了分析,得到双环阵列的各单元在单馈和同馈情况下的波束变换结果。在理论分析基础上,设计加工了二维波束可变换的平面双环漏波天线阵列,并进行了测试,结果表明所设计的波束可变换天线阵列可为二维集成化自动波束变换智能天线提供良好辐射结构。4.提出了基于调频连续波探测的一维集成化自动波束变换智能化天线。该天线由感知单元、信号处理单元和辐射单元构成,利用雷达反射机理和模拟、数字电子技术,构建了信号处理电路,可快速获得用户与天线之间的距离信息;辐射单元采用由现有的平面化八木天线和微带天线集成的三波束可变换天线阵列。实验结果表明,所研制的集成化智能化天线实现了更加平坦的一维电波覆盖和更低的EVM（Error Vector Magnitude）分布。5.提出了基于图像识别的二维集成化自动波束变换智能天线。该天线利用人工智能技术,以图像识别为手段,可根据用户所在位置实时对观测区域提供灵活多变的电波覆盖,保证通信质量。分别采用四波束可变换天线阵列和所提出的基片集成波导双环漏波天线阵列,设计了两种二维集成化自动波束变换智能化天线。实验结果证明,所设计的两种二维自动波束变换智能化天线具有良好的波束变换能力,能够实现更加平稳的电波覆盖和较低的EVM分布,其中基于双环阵列的二维智能化天线在跨越相邻区域边界时电波覆盖更加平稳。