现代无线通信技术的不断革新以及快速发展,使得人们之间的信息通讯更加地紧密。天线作为无线通讯系统中必不可少的基础部件,是辐射电磁波、接收电磁波和能量转换的重要装置。同时,要求在确保天线良好电性能的前提下,为了适应无线通信系统小型化的发展需求,天线的小型化的研究和设计也尤为突出和迫切。针对于此,本论文结合课题需求主要针对无线通信系统中小型化宽波束全向圆极化天线的分析、设计及应用技术进行了深入的研究和探索。提出并设计了三款具有不同宽波束特性的小型化全向圆极化天线,在尽量保证辐射波束在上半空间的全向覆盖的前提下,专注于天线的小型化理论与研究设计。三款小型化天线均具有良好的宽波束特性、良好的圆极化特性以及稳定的天线结构。本论文主要研究内容和研究成果概括如下:首先,根据微带天线的工作原理,并结合微带天线波束展宽技术原理,提出并设计了一种中心频率在1.1GHz的具有宽带、宽波束特性的小型化圆极化微带贴片天线。该天线具有可覆盖几乎整个上半空间的3dB轴比波束宽度;采用无电阻串联馈电网络;并利用槽缝耦合及采用新型三角形辐射贴片手段来缩小天线尺寸,适当减小槽缝的尺寸对小型化十分有效;三角形贴片相比传统的条形贴片不仅可以有效的减小天线尺寸进一步小型化,也可使天线在水平方向上获得良好的圆极化特性。最终,该天线的电尺寸为0.44λ×0.275λ×0.073λ(其中,λ表示真空中中心频率所对应的波长),同时在23%上的有效带宽上具有稳定的匹配特性和辐射特性。其次,在上述微带天线理论的基础上,设计了圆极化十字交叉振子天线。在对圆极化天线的一般特点和基础要求进行探讨的基础上,采用了3dB环形电桥和具有高度集成的宽带巴伦进行馈电,展宽带宽的同时,获得了良好的圆极化特性;采用变形的对称阵子和缩小地板尺寸的方法进行小型化和展宽波束;该天线有效地解决了天线在小型化时难以进行良好阻抗匹配的问题,同时得到了具有稳定辐射特性的圆极化十字交叉振子天线。该天线3dB轴比波束宽度大于90°且具有小型化特点。最后,结合四臂螺旋天线的研究背景,在其理论基础上设计了一款结构简单的小型化圆极化共形四臂螺旋天线。该天线没有采用传统的陶瓷柱加载结构,而是采用空气加载的形式,并有效利用了串联耦合匹配支节,获得良好匹配特性的同时具有较高的辐射效率和稳定的辐射特性。经过计算仿真和优化设计,天线相对带宽10%、3dB轴比波束宽度超过200°,实现了良好的右旋圆极化特性。