随着科学技术的快速发展,为了能够实时传递大容量的图像、语音、数据信息,人们对快速的数据速率的需求越来越大。在这种高数据速率的需求下,宽带、高效率、低剖面和更高频段的天线具有很大的应用前景。本论文的研究主要针对高效率平面阵列天线的设计,研究内容分为四个部分,分别阐述了四类天线的设计,主要研究如下:1、研究与设计了一种工作在Ku频段的64元双极化高效率低副瓣平板阵列天线。单元采用在辐射口面加载十字金属栅格结构的阶梯过渡方喇叭天线。通过端接正交模耦合器实现天线的双极化工作。通过对阵列中天线单元采取幅度锥削来降低阵列天线副瓣电平,最后实现了在工作频段内效率大于84.4%,相对副瓣电平小于-18.03dB。2、结合准TEM波和CTS天线研究与设计了工作在毫米波频段的高效率低剖面的串馈CTS阵列天线。为了解决天线栅瓣问题给出了两种设计方案:（1）串并结合型,通过在CTS天线分支缝隙处引入1分2分支结构,将缝隙从平行板波导中获得的能量同相均分到狭长辐射缝隙口,构成1×2的CTS天线单元子阵列;（2）电容加载型,通过在平行板波导底端加载容性的波纹状慢波结构来缩短波导波长。最后,两种方案的串馈阵列天线实现了剖面高度低于1.3λ₀,效率高于76%。3、研究与设计了一种工作在毫米波频段的基于间隙波导技术宽频带高效率低剖面64元H面并馈形式毫米波阵列。天线单元采用腔体耦合式缝隙天线,通过增加一层腔体层,降低了馈电网络设计难度,并且在腔体层使用匹配性台阶展宽了天线的带宽。最后,设计的天线具有1.31λ₀的剖面高度,实现了23.3%的阻抗带宽,并且在频带内的天线效率大于80%。4、研究设计了一种工作在毫米波频段的宽频带高效率64元毫米波圆极化阵列天线。天线单元采用腔体耦合式缝隙天线并在辐射口面上加载隔板圆极化器,实现圆极化方式工作。设计的圆极化天线阵列具有2.67λ₀的剖面高度,实现了25.6%的阻抗带宽、21.3%的3dB轴比带宽并且在频带内的天线效率大于90%。