双极化天线因其在改善多径衰落、增加信道容量方面的优势,在无线通信系统中被广泛应用。随着通信时代的更替,通信设备不断演进,对双极化天线提出了更严苛的要求。现代无线通信要求单个双极化单元在覆盖尽可能多的通信工作频段的同时,尽量保持辐射口径小型化、结构低剖面、以及高隔离度。双极化天线单元的宽带化能减少通信基站中的天线数量,并显著降低阵列馈电网络的复杂度。同时,采用小型化和低剖面单元组阵能显著减小阵列尺寸,保证基站天线的轻量化小型化。此外,高隔离度可以保证信道独立性,保障对多经衰落问题的改善效果,提升基站天线的整体工作性能。本文研究分析了双极化天线的几种常见实现方法,其中包括微带贴片天线、交叉偶极子天线、多偶极子天线和槽天线。并且对各类方法的代表性研究成果进行了调研,分析了各类方法的工作原理、优劣势及演进趋势。基于以上研究分析结果,本文首先研制了高隔离宽带低剖面多偶极子天线。天线的辐射结构由四个依次首尾相接的偶极子组成,四个偶极子由一个槽耦合器进行耦合馈电,从而以较低的剖面实现较宽的工作带宽。槽耦合器呈十字交叉型,中间部分连接到两个交叉放置的巴伦,其余四端分别位于四个偶极子的正下方,与偶极子呈正交。假定巴伦1被激励,四个偶极子将同时获得特定相位的线极化信号,经矢量合成后形成+45?线极化;反之,巴伦2被激励时,形成与之正交的-45?线极化。槽耦合器的引入能在较宽的工作带宽内保证耦合到偶极子的信号近似差分,抑制了共模信号,进而保障了该天线的高隔离度。经仿真测试验证,该天线能以0.18λ₀的剖面高度,实现48%的-10 dB工作带宽和37 dB的隔离度。基于多模融合技术,本文研制了小型宽带双极化交叉槽天线。该天线的辐射主题为一个嵌套有漏斗型交叉槽的方形贴片。当差分巴伦被激励时,与之相连的一对驱动枝节产生一对差分信号,并将信号耦合给主辐射体,形成一种线极化。两个正交的差分巴伦被激励时分别产生±45?线极化。当该主辐射体耦合得到低频信号时,该辐射体工作在贴片的四分之一波长谐振模式;当该主辐射体耦合得到高频信号时,该辐射体工作在槽的四分之一波长谐振模式。将贴片模式和槽模式融合,实现了对辐射体尺寸的最大化利用,从而在保证较宽工作带宽的前提下实现了辐射口径小型化。经加工测试证实,该天线能以0.36λ₀×0.36λ₀的辐射口径,实现55.3%的-15dB差分工作带宽和39 dB的隔离度。