伴随着无线通信技术的快速发展,天线作为接收和发射电磁波的设备起着至关重要的作用。如今,无线通信系统的多样化、多功能化使得其对天线的要求也越来越高。在此背景下,结合科研课题,本文着重对全向线极化天线,全向圆极化天线,多模式圆贴片天线以及单脉冲阵列天线等天线做了较为深入的研究。作者的主要研究成果可以概括为:1、对全向线极化天线进行了研究。从印刷对称振子与微带天线出发设计了三款全向线极化天线。(1)设计了一款手持式宽带全向印刷对称振子天线,利用平行双线对一对对称振子馈电,天线的工作带宽达到了30%,在整个工作频带内天线全向面不圆度≤3dB,增益≥1dBi。该天线结构简单,性能好,尺寸小,质量轻,方便携带。(2)设计了一款全向高增益阵列天线,利用平行双线T型功分器对印刷在介质板两侧四对(八个)对称振子进行不等幅同相馈电,在有限的范围内通过合理的选择单元天线的输入阻抗与功分网络使得天线在全向面获得高增益特性的同时,在俯仰面又具有低仰角覆盖的特点。(3)设计了一款可控全向辐射微带四面阵天线,天线的每个阵面都是由串并结合的四单元空气微带形式组成,通过短路加载的方式使得该天线在俯仰面0°-90°的范围内最小增益≥-12dBi,水平全向面增益≥7dBi。天线最大增益为13dBi且指向水平面附近,四副天线单独工作,形成全向覆盖要求,组成四面阵后天线的前后比 ≥25dB。2、对全向圆极化天线进行了研究。从利用磁流元结构与电流元结构来实现全向圆极化的理论角度出发,设计了三款全向圆极化天线。(1)设计了一款紧凑型全向圆极化天线,两层介质板的上表面与下表面分别印制有4个L形贴片,再通过短路探针将上下贴片连接,这样形成类似磁流元结构提供水平极化分量;中心探针加圆形贴片形成类似电流元结构提供垂直极化分量,通过适当的调整天线参数,形成全向圆极化天线,该天线全向圆极化性能好,结构紧凑。(2)设计了一款全向圆极化阵列天线,该阵列天线由两个对称振子,两个零相位线形成的电流环组成,通过平行双线T型功分网络对四个单元等幅同相馈电,形成全向圆极化辐射,该天线利用平行双线转微带线结构将馈电点放置在天线下方,减少了实际使用时同轴电缆对天线性能造成的影响。(3)设计了一款紧凑型高增益全向圆极化天线,该天线在之前(2)的研究基础上,将不同排布方式的两个对称振子与两个零相位线形成的电流环组合,同样由平行双线T型功分网络对其馈电,形成了高增益全向圆极化方向图,该天线结构更为紧凑。3、对基于贴片天线不同模式的全向天线进行了研究。从圆形及圆环形贴片的不同工作模式出发,设计了两款基于圆形及圆环形贴片不同工作模式的全向天线。(1)设计了一款全向双频双极化天线,利用加载金属短路柱的方式在不同频点激励圆形贴片不同的模式。在低频GPS频段,圆形贴片TM01模与圆形贴片周围开槽线共同辐射全向圆极化波;在高频WLAN频段,圆形贴片TM02模式辐射全向线极化波。(2)设计了一款基于TM11与TM21模式的宽带环形贴片天线,该天线是一个双端口天线,不同端口能分别激励起圆环形天线的TM11模与TM21模,其中TM11模式对应宽波束轴向辐射方向图,TM21模式对应全向锥形方向图。天线处于不同工作模式时均有相应的寄生贴片起展宽带宽的作用。4、对单脉冲阵列天线进行了研究,设计了两款单脉冲阵列天线。(1)设计了一款宽带赋形单脉冲直线阵列天线,该天线在俯仰面具有零点填充赋形特性,方位面能够形成和差波束,天线采用T型功分器连接两个双层金属贴片作为天线单元,该设计不仅能够展宽天线工作带宽而且能够方便的在俯仰面进行赋形。再利用微带结构分支线耦合器结合威尔金森功分器形成一分八的和差器。该天线和波束最大增益≥20dBi,副瓣电平≤18dB,差波束差零深≤-25dB,以上指标均满足天线技术指标要求。(2)设计了一款基于基片集成波导(SIW)平面单脉冲阵列天线,利用中心馈电四单元H缝隙SIW天线构造8×8六十四单元H缝隙平面阵列天线,再利用SIW结构定向耦合器组合形成SIW结构和差器,该天线在工作频点能够分别在方位面与俯仰面形成和差波束,两个面的差波束差零深≤-25dB。