圆极化相控阵因不仅具有抑制极化失配、多径效应、法拉第旋转效应等优点,还因为可以进行灵活的电控波束扫描,被广泛应用于卫星通信等应用领域。宽频带、宽波束是圆极化相控阵雷达近年来研究的重要方向。圆极化天线除了要考察阻抗带宽和半功率波束宽度这两个基本参数以外,还要考虑轴比带宽和轴比波束宽度。本文围绕宽角扫描的圆极化相控阵以及宽频带工作的圆极化相控阵这两大方向进行了一系列的研究。本文的主要内容如下:第一章,首先简要说明了圆极化天线的应用的背景和意义,引出了圆极化相控阵的研究方向。然后详细介绍圆极化天线实现宽带宽波束的发展历程,为构建圆极化宽带宽角扫描相控阵单元提供了一个新的设计思路。最后,本文还介绍了圆极化相控阵的研究进展,圆极化相控阵的研究目前还比较少,且大多只研究一维宽角扫描。最后总结了本文的主要贡献以及创新点。第二章,首先分析了圆极化电磁波的形成及原理,推导了圆极化天线的轴比等参数,列举了单馈、多馈、多元三种圆极化天线实现方法。介绍了圆极化天线宽带化的基本技术手段;其次介绍了均匀激励下的等间距线阵和面阵的阵因子表达式,推导了栅瓣相关理论。最后,重述方向图乘积定理。本章的理论推演是后续有源单元方向图合成方法以及非周期阵列设计的理论基础。第三章,设计了一款低轴比圆极化宽角扫描相控阵。阵列单元是风车型小型化宽轴比波束圆极化天线,基于八角形串联功分器馈电。阵列组成方法采用旋转馈电方法,组成8×8阵列。该阵列实现了±60°的宽角度低轴比波束扫描。并利用遗传算法进行方向图综合,实现了低旁瓣的扫描特性。第四章,设计了两款宽带圆极化相控阵。第一款的阵列单元是基于基片集成波导缝隙结构的微带贴片天线,由小型化馈电网络馈电,实现40%左右的工作带宽。并组成4×4的旋转馈电圆极化阵列。第二款的阵列单元是宽带高隔离度双圆极化天线,基于宽带小型化定向耦合器构成的馈电网络馈电,实现了50%以上的工作带宽。采用改进遗传算法优化非周期阵列的排布,实现了低旁瓣的宽带圆极化相控阵。第五章,回顾全文工作,展望下阶段工作。