多极化阵列天线可以充分获取空间电磁信号的极化信息以及空域信息。任意极化波束合成及二维宽角扫描是目前极化敏感阵列领域研究的两个热点问题。当前广泛采用的双极化天线单元在宽角扫描时存在合成增益随极化的变化起伏剧烈,极化纯度退化明显等问题,这制约了阵列的任意极化波束合成效果及二维宽角扫描性能。在上述背景下,本文设计和加工了一种新型三极化天线单元,并对三极化天线阵列在低俯仰角处辐射特性进行了理论研究。主要内容包括:1)设计了一款新型三极化天线单元,并建立了三极化天线单元理论模型,对三极化天线单元馈电端口的激励幅度和相位进行了优化设计,与单一极化天线单元方向图相比,三极化天线单元在远场低俯仰角处的增益提升了4.2d B以上,尤其是在水平方向上,增益提升了约10d B。2)主要针对Z极化天线阵列波束增益特性和波束扫描特性分别进行了分析和优化设计,在天线阵列水平方向上形成了具有一定增益的波束,对于46×46方形阵列来说,水平方向波束增益可达35d Bi。3)对多极化天线阵列的远场辐射特性进行了理论分析、数值仿真和实验验证,分别选取1×8阵列模型和4×4阵列模型进行了典型分析和验证,结果表明对于1×8阵列,在低俯仰角处可实现具有6.8d Bi以上增益的波束;对于4×4阵列来说,在低俯仰角处可实现具有10.7d Bi以上增益的波束,研究结果表明,对三极化天线阵列各端口的激励幅度和相位进行优化设计后,提升了天线阵列在低俯仰角处波束增益,有利于实现二维宽角扫描。