差分射频前端凭借其抗干扰特性成为无线通讯系统的研究热点之一,尤其在多种异构网络并存的今天,其优势更加显著。面对差分前端的应用需求,差分微带天线应运而生。本文围绕圆形差分微带天线展开,研究其高次差分工作模式;并对其差分天线阵列及差分馈电网络进行研究与设计。本文主要工作与贡献概括如下:第一,提出了一种新型圆形差分微带天线。从腔体模型出发,探究圆形微带天线可能激励的差分模式,提出本次高增益圆形差分微带天线设计,并完成加工测试以作验证。首先,介绍了本次设计的高次差分工作模式—准差分TM₀₁模式,分析该模式的电场分布并研究其辐射特性。不同于传统TM₀₁模式的圆形微带天线具有类似单极子的辐射方向图,本次提出差分天线的工作模式具有侧射方向的最大辐射,其辐射特性更接近于工作于基模TM₁₁模式的圆形微带天线。此外,由于工作于高次差分模式,设计的差分天线具有较高的增益,测量结果显示最大增益可达10.27 dBi。另外,归功于差分馈电机制,该天线具备极低的交叉极化。第二,提出了高增益圆形差分微带天线阵列。借助混合模式的定义,将差分天线单元的差分输入信号看作单一模式,即可用传统阵列综合方法来设计差分天线阵列。首先,以本文提出的高增益圆形差分微带天线作为阵元天线,确定H面组阵的形式,以提升天线的增益。在均匀差分阵列的基础之上,改变差分信号的输入功率比为1:2:2:1,来进一步改善差分阵列的辐射特性,减小其副瓣电平。最后,加工实物,结合其差分馈电网络完成测量与验证。第三,设计了圆形差分天线阵列的差分馈电网络。本文基于单端—平衡式功分器,设计了均匀差分阵列和非均匀差分阵列所需的馈电网络,并完成加工实测。根据差分阵列的馈电需求,将威尔金森功分器与单端—平衡式功分器级联,便可完成该设计。当输入端口有单端信号输入时,两个馈电网络可实现功率比分别为1:1:1:1和1:1:2:2的差分信号输出,符合本次设计的差分阵列的馈电需求,并提供了一种差分天线阵列的馈电方法。