极化方式是天线一项重要的性能指标,天线如果接受与其极化方向不同的来波时,就会发生极化失配,造成功率损失。例如,如果左旋圆极化天线接受来波中的右旋圆极化分量,就会完全失配,反之,右旋圆极化天线也无法接受来波中的左旋圆极化分量。线极化天线无法接受来波中与其极化方向垂直的线极化分量,也就是说天线不能接受与其完全正交的极化分量,但是可以接受非正交的极化分量,只是会损失功率。为了接收任意极化波,传统的解决方案是圆极化天线和正交线极化天线。然而,尽管圆极化天线可以接收任意的线极化波,但它总是伴随着最大50%的能量损失。另一方面,由于线极化状态数目较少,正交线极化可重构天线也不能完全克服极化失配问题。为了提高极化效率,多线极化可重构天线是接收随机极化信号的最佳候选天线。同时在现代无线通讯中,为移动设备和先进设备提供宽频带的简单结构天线也受到人们的广泛研究兴趣。在阵列综合时加入极化这个更高的自由度,可以大大降低这种矢量场合成的极化失配损失,实现频谱复用。本文的主要工作是设计一种宽带多线极化可重构天线,实现了16种线极化可切换的宽带天线;再以另一个简单结构的多线极化可重构天线作为单元天线,运用二进制遗传算法来优化综合出具有低副瓣及低交叉极化的阵列方向图。本文首先介绍了一些极化可重构天线,以及国内外研究背景,并对极化可重构天线的相关文献做了简要概述;然后对极化可重构天线做了理论分析,介绍了圆极化天线和正交线极化天线的局限性,多线极化可重构天线的优点。其次,本文提出了一种L型探针馈电宽带多线极化可重构天线。该天线采用了L型探针馈电结构和中心馈电圆形贴片挖槽结构实现了16种线极化可切换的宽带天线,从0度到337.5度,每隔11.25度一个工作状态共32个工作状态,但极化方向只有16个,从0度到168.75度每隔11.25度一个极化状态,另外16个跟这些重合。仿真和测试结果显示该极化可重构单元具有较好的性能。然后,本文对于多线极化可重构天线阵列提出了一种改进的方向图提取方法和二进制遗传算法的优化方法,降低了多线极化可重构阵列方向图提取的复杂度和工作量,并保持了结果的准确性。最后,将设计的一个简单结构的多线极化可重构天线应用于16元线极化可重构线阵综合中。在综合中,利用改进后的二进制遗传算法对每个极化可重构单元选择出合适的极化状态,使得阵列方向图具有较低的副瓣电平和交叉极化电平。HFSS全波仿真的结果验证了该综合方法的可行性和有效性。多线极化可重构天线及阵列在实际应用中,特别是在探测、无线生物医学系统和共形天线阵等领域,多线极化可重构天线得到了更广泛的应用和实际应用。它不仅能避免传统阵列幅度调制导致的馈电网络复杂化,同时可以使得阵列具有调节极化的能力,提高传输通道的稳定性,抵抗外界干扰。