随着现代无线技术的迅猛发展,作为无线系统中至关重要的组成部分,天线也需要满足多系统融合的发展趋势。共口径天线可以将多个频段、多个极化、多个功能的天线放置在同一个辐射口径面内,并减少工作系统中的天线数量,提高系统的口径利用率,从而成为了天线领域的热门研究方向。此外,当共口径天线多个通道间具备较高的隔离度时,可以有效降低系统的复杂程度,使得多个频段天线具备独立工作和调控的能力。由于毫米波频段具有丰富的频谱资源,其已经成为新一代无线技术的主要使用频段,多个频段天线面临小频率比（＜3）共口径集成需求,如雷达系统中16 GHz和35 GHz天线共口径工作,以支撑多频一体化和跳频抗干扰的探测需要。另外,为与现有无线射频技术兼容,多个频段天线也面临大频率比（＞8）共口径集成需求,如通信系统中Sub-6G天线与60 GHz天线共口径工作,以保证终端设备与通信用户之间的高速率连接。但是,对于现有传统多频共口径天线而言,多个频段天线之间的融合程度低,难以同时具备高通道间隔离度、宽带阻抗匹配、大范围波束覆盖等目标性能。因此,多频共口径天线设计仍然面临许多挑战。本文针对传统“多体非融合”多频共口径天线口径利用率低、通道间隔离度不足、多个目标性能相互制约难以独立调控等难题展开研究,采用“结构融合”共口径实现方法,将多个频段辐射器互为对方结构组成部分,以实现形式简单且融合程度高的新型共口径天线单元。此外,结合无线通信与雷达系统的应用需求,分别围绕大频率比和小频率比结构融合共口径天线展开研究,以满足高口径利用率共口径布局、高通道隔离度、工作模式特性兼容可控等需要。主要工作及成果概括如下:1、针对无线通信中Wi-Fi和Wi-Gig频段天线共口径高效融合需求,本文提出了一种“主体结构融合”双频共口径实现方法,围绕低频2.4 GHz和高频60 GHz天线辐射体去耦融合机理、同/异频通道间隔离度提升等内容展开研究,突破大频率比共口径天线高口径利用率深度融合、同/异频共口径天线通道隔离度多域提升等关键技术,设计出一款2.4/60 GHz双频共口径天线样件,将大频率比共口径天线口径利用率提升至80%以上、同/异频隔离度提升至30 d B以上,且实现高/低频天线±13°/±25°小范围半功率波束覆盖要求。2、为实现无线通信中多频拓展和多功能集成需求,本文提出了一种“主体结构融合”三频共口径实现方法,围绕低频2.4/5.2 GHz和高频60 GHz天线辐射体与馈电结构去耦融合机理、低频信道容量提升、高频增益提升/波束覆盖范围拓展等内容展开研究,突破大频率比共口径天线高口径利用率更多频融合、低频多输入输出（Multiple-input Multiple-output,MIMO）高信道容量最优拓扑布局、高频高增益与大范围覆盖兼容等关键技术,设计出一款2.4/5.2/60 GHz三频共口径天线样件,将大频率比共口径天线口径利用率进一步提升至90%以上、低频ECC降低至0.02以下,且高/低频天线半功率波束覆盖范围分别拓展至±35°与全空域。3、针对雷达系统中厘米波和毫米波天线高隔离度共口径融合需求,本文又提出了一种“组成构件融合”双频共口径实现方法,围绕低频Ku和高频Ka天线辐射体去耦融合机理、异频间通道隔离度提升等内容展开研究,突破小频率比共口径天线高口径利用率融合、异频间高通道隔离度与阵列大范围扫描性能兼容等关键技术,设计出Ku/Ka双频共口径天线阵样件,将小频率比共口径天线异频间隔离度提升至28 d B的同时,实现双频±40°的一维大角度扫描。4、为实现雷达系统中宽带工作和二维波束扫描需求,本文采用“组成构件融合”高口径利用率拓扑布局思路,围绕低频Ku和高频Ka天线工作带宽拓展、阵列大角度扫描过程中去耦机理等内容展开研究,突破小频率比共口径天线宽带阻抗匹配、大角度扫描异频单元间耦合抑制等关键技术,设计出一款Ku/Ka双频共口径天线样件,将高/低频天线相对工作带宽分别拓展至11.4%和25%,并具备大于±40°和±50°的二维大角度扫描能力,以支持砖块式雷达相控阵的探测需要。相关研究工作在IEEE Transactions on Antennas and Propagation（TAP）期刊上发表论文三篇,获IEEE International Workshop on Antenna Technology（IWAT）会议学生最佳论文竞赛一等奖,获IEEE International Symposium on Antennas and Propagation（AP-S）会议学生最佳论文竞赛Finalist奖与Honorable Mention奖,授权中国发明专利五项美国发明专利一项。