相控阵天线在雷达技术中得到了广泛的运用,为了让相控阵雷达能够在更宽的空间范围内实现搜索、探测、跟踪等功能,具有宽角扫描性能的相控阵天线逐渐成为研究的热点。然而,相控阵天线在大角度扫描时易出现的有源驻波恶化问题,会导致阵列宽角度扫描性能变差,本文以改善阵列扫描性能为目的,分别研究了偶极子、紧耦合偶极子和双极化紧耦合偶极子加载宽角匹配层对阵列扫描性能的影响,主要研究内容如下:第一章,首先回顾了相控阵天线的发展历程,分别从宽波束单元、可重构技术、紧耦合以及宽角匹配层等角度介绍了现阶段国内外宽角相控阵的发展现状。第二章,介绍了相控阵天线的基本理论,分析了线阵和平面阵的扫描,讨论了天线阵列中互耦的影响。引入Floquet模式分析方法,即用无限大阵列的仿真结果可以用于近似有限大阵列的性能。第三章,以无限大偶极子阵列为研究对象,基于Floquet模式分析方法给出了偶极子扫描阻抗的解析式,以及金属地板和匹配层存在情况下对阻抗的影响。通过在贴片偶极子上方分别加载介质板、金属贴片以及混合结构,实现了对无限大偶极子阵列扫描性能的优化,但是上述三种匹配层主要是对D面以及H面扫描性能的改善作用比较明显。第四章,设计了末端交叠的紧耦合偶极子,利用微波网络理论对加载在其上方的匹配层进行设计。以十字架结构为基础设计超表面并反演出其等效电磁参数。将超表面结构加载在天线上方,分析了超表面加载前后,无限大阵列在E面、D面和H面的扫描性能的变化,验证了宽角匹配层加载对天线有源驻波的改善作用。第五章,设计了领结型的双极化紧耦合偶极子阵列,在天线下方放置电阻型频率选择表面(RFSS)有效地消除了地板短路点的影响,展宽了天线带宽。然后在天线结构上方依次添加了单层、双层各向同性以及单轴各向异性材料,在Matlab中对匹配层的参数、厚度和位置进行优化,Matlab与HFSS得到的仿真结果基本一致,且都呈现出匹配层加载对天线扫描性能的有效改善。