近些年，無線電技術發展迅速，近而要求天線電氣性能也不斷提高。現階 段高容量移動通信系統要求天線具有可便攜、低輪廓、重量輕等特性，傳統反 射面天線形式已經不能滿足要求，而平面陣列天線是具有上述特點的天線。 本文以當前衛星通信天線、雷達天線工程應用實踐為背景，針對天線組陣中 的雙極化及圓極化特殊實現方法以及低副瓣要求展開研究，結合電磁仿真和試 驗驗證的研究方法，采用喇叭作為基本天線單元優化設計出幾種典型的平面陣 列天線。 (1)為實現雙極化、低副瓣平面陣列天線， 本文采用探針饋電角錐喇叭作為 基本輻射單元，采用低損耗準空氣同軸線構建陣列饋電網絡，通過無源加權網 絡實現陣列俯仰面方向圖低旁瓣設計，同時結合反相饋電方法提高了天線極化 端口隔離度、降低了交叉極化電平。采用陣列周圍加載扼流槽的方法實現天線 方位面方向圖（兩單元）低旁瓣、寬波束覆蓋設計。實測結果表明：天線交叉 極化抑制度大于 35dB，兩極化端口隔離小于-35dB。該天線的特點：雙線極化 共口徑輻射、極化鑒別度高、結構緊湊。 (2)為實現圓極化輻射陣列天線，采用單饋電實現圓極化的方法，優化設計 出單臂平面螺旋饋電階梯喇叭的圓極化輻射單元，分析了輻射單元主要電氣參 數（輻射方向圖、軸比、駐波）的寬頻帶電磁特性。以單元設計為基礎，設計 加工了 8×8 陣列天線。實驗結果表明：工作頻帶內駐波小于 1.5，小于 3 dB 軸 比帶寬超過 23%，交叉極化電平小于-15dB。提出旋轉反相饋電方法降低子陣 交叉極化電平，樣件測試結果與仿真結果吻合，驗證了組陣天線設計的正確性。 (3)為了突破 K 波段雙圓極化陣列天線技術，本文提出了一種雙圓極化波導 陣列天線結構,分析設計了高效率共口徑雙極化輻射單元、寬帶圓極化器、低損 耗波導饋電網絡。測試結果表明:此雙圓極化波導陣列天線具有效率高、軸比帶 寬寬，高隔離度等特點，口面效率大于 76%，軸比小于 3dB 帶寬為 16.5%，帶 寬內端口隔離大于 25dB， 該天線在要求小孔徑天線的衛星通信系統中具有很好 的工程應用前景。 (4)在雷達低副瓣天線技術要求下，提出了一種終端短路饋電形式的角錐喇 叭單元形式，以此構建出空氣介質填充方形同軸傳輸線饋電網絡自支撐結構的 低副瓣陣列天線(16×16)。空氣介質填充的同軸線具有損耗低、易加工的特點。 利用不等功分網絡實現了天線口徑的幅度加權，提出加載調諧釘的方法解決了 大功分比功分器端口失配的難題。天線樣件測試結果表明：駐波小于 2 的相對 帶寬為 7.5%，中心頻點增益為 31.8dB，頻帶內增益大于 31.5dB， E 面方向圖 副瓣電平低于-28dB, H 面方向圖副瓣電平低于-29.5dB。該天線結構緊湊、成本 低，具有很高的實用價值。 本論文主要工作是針對陣列天線的應用為背景所提出的研究內容，這些研 究成果在衛星通信、雷達探測天線系統中具有應用價值。 關鍵詞：陣列天線；喇叭單元；雙極化；雙圓極化 ；低副瓣