相控阵天线以其具有的高增益和波束扫描的特性被广泛运用在无线通信和雷达系统当中,传统的微带天线相控阵由于受到单元波束宽度及其单元间互耦的影响,主平面的扫描范围一般在-50°~50°,增益下降4-5dB。等间距的布阵方式在单元间距超过半波长时还会使得可见区内出现栅瓣,当进一步扩宽扫描角度时会出现很大的旁瓣电平,这些都制约着相控阵更广泛的应用和发展。本论文围绕着扩宽相控阵扫描角度,同时在宽角度扫描时保持低旁瓣电平这一技术难题,对稀布阵列、方向图可重构天线单元、宽波束天线单元及其在相控阵中的应用进行了研究和分析,通过引进新的布阵方式、重构天线单元方向图以及扩宽天线单元的波束范围实现相控阵列的低旁瓣宽角度扫描特性。主要内容包括:第一章为绪论。主要概述了宽角度扫描相控阵列的研究背景和意义、国内外研究现状和本文在此方面所做的工作。第二章介绍了稀布阵和可重构天线的基本原理,并在此基础上设计了一种对称加权稀布阵列,通过对称布阵和适当选取加权函数的方式进一步减小阵列的旁瓣电平,并结合可重构天线,设计出了一种具有低旁瓣宽角度扫描特性的相控阵。第三章从传统的磁偶极子出发,设计了一款方向图可重构磁偶极子天线,其工作原理类似于可重构微带八木天线,通过调整寄生贴片的电长度来控制寄生贴片的阻抗特性,从而实现方向图三种不同状态的辐射特性。并将其与稀布阵相结合,实现了主平面-70°~70°的阵列扫描范围,且始终保持低旁瓣电平较低。第四章设计了一款宽波束互补偶极子天线,此天线单元在主平面有140°的波束宽度,交叉极化低,能够很好的应用在相控阵列中。并基于此天线设计了一种低旁瓣宽角度扫描相控阵列,此阵列采用等间距布阵的方式,能够实现主平面-70°~70°的扫描范围,旁瓣电平低,增益的波动范围在3dB之内。第五章对全文进行了总结,对相控阵列的发展趋势进行了展望。