随着现代雷达和无线通信的飞速发展,电子设备的体积日益小型化,特别是当前第5代(5G)无线通信正在紧锣密鼓地开展预演和标准化工作,6-43GHz,60GHz和E-band的低成本、低剖面、高性能天线已成为市场需求的核心,而连续切向节(CTS,continuous transverse stub)平板阵列天线正是可以满足这些要求的新型天线。本文从现有CTS天线的基本工作原理出发,以高增益、低副瓣和波束扫描阵列天线为设计目标,对定向CTS阵列天线及波束扫描平板阵列天线进行了深入研究,并开展了大量的设计与仿真工作。主要的研究成果可概括为:(1)提出了一种具有高增益、低副瓣和交叉极化特性的CTS阵列天线。该天线由32个横向枝节的CTS阵列组成,覆盖45°线极化器。多孔激发平行板波导(PPW,parallel-plate waveguide)结构用作线源发生器(LSG,linear source generator),在71至86GHz的整个工作频带上产生具有均匀幅度分布的准TEM波。45°线极化器包含两层金属线栅,实现了低副瓣和交叉极化特性,同时保持了高孔径效率。设计,加工和测量了一个CTS阵列天线,测量结果表明天线在远场的副瓣几乎满足ETSI class-IV类包络标准,孔径效率超过74%,峰值增益优于37.9d Bi。在整个频带上,交叉极化被抑制到-41d B以下。(2)提出了一种用于波束控制的CTS频率扫描天线。CTS辐射枝节由宽带准TEM线源发生器馈电,为了增加扫描角度,在辐射槽下方采用非均匀的曲折线型慢波结构来控制相位分布,波束方向可以随频率变化而改变。设计仿真了一个CTS频率扫描天线,仿真结果表明该天线在26至34GHz的阻抗带宽优于-15d B,峰值增益为25.1-26.2d Bi,辐射角度可在-30°至30°范围内扫描。在整个频带上,第一个旁瓣被抑制到-12d B以下。(3)提出了一种基于Butler矩阵的CTS多波束天线。多波束形成网络由Butler矩阵实现,CTS阵列通过4条辐射缝隙将能量辐射到自由空间。设计仿真了一个基于Butler矩阵的CTS多波束天线,仿真结果表明该天线在28GHz和32GHz之间,端口1,2,3和4的反射系数都低于-12d B,隔离度接近-15d B,每个端口在28GHz的仿真增益分别为15.6,12.1,12.0和15.8d Bi。该天线还具有±40°的广角覆盖范围,实现了良好的可控辐射。