为解决TD-SCDMA外场测试中暴露出来的问题,本文通过全波分析法中的时域有限差分法进行分析,设计了一种用于智能天线的新型双极化微带天线单元和双极化微带天线阵以及校正网络,该天线具有良好的一致性和低廉的成本,可应用于TD-SCDMA系统。采用FDTD全波分析法研究了双极化方形贴片单元的物理参数,比较了这些参数对单元性能的不同影响,从而设计出了基本的微带天线单元,天线单元馈电网络结合共面馈电和口径耦合,采用双极化角馈方式。为扩展天线单元的相对工作带宽,该天线的贴片单元设计在贴片和接地板之间引入一层空气隙,从而线性解决了目前微带天线的相对工作频带窄的问题。以微带单元为基础,在馈电网络中应用了反相馈电技术,设计出了新型1X16双极化微带天线直线阵,该直线阵的E面和H面实现了低于-20dB的旁瓣和后瓣电平。针对双极化阵列的特殊要求,通过比较提取的各单元天线端口处信号的幅度和相位,采用Ansoft HFSS构建和实现了校正网络。根据在不同角度扩展和DOA情况下的特征值分布,研究了在不同角度扩展环境下不同波束赋形算法的性能,在此基础上,提出了一种基于特征值分布的波束赋形方案,该方案根据信道的特征值分布自适应地采用不同波束赋形算法,从而达到了利用现有TD-SCDMA系统的处理能力,实现高性能赋形的目标。在仿真基础上制作的微带直线阵的实验样品,在微波暗室和开放空间两种场景下,使用网络综合分析仪测试。测试结果表明,天线的相对工作带宽可扩展至23-25%,驻波比小于1.5,端口带内隔离度高于33dB,交叉极化值适用于TD-SCDMA系统。该天线阵可作为基本组成单元应用在3G/4G智能天线中。