目前中国正在加紧建设具有自主知识产权的北斗卫星导航系统(CNSS),预计到2020年实现全球定位覆盖。圆极化天线由于具有抗法拉第旋转效应以及能有效抑制雨雾天气的干扰等优点,被广泛应用在卫星导航和卫星通信系统中。随着无人机、自动驾驶等技术的发展,对卫星导航定位天线提出了新的要求。为了实现高精度定位,要求天线具有稳定的相位中心即需保证天线的相位中心和几何中心偏差尽量小;另外可以采用组合定位来消除定位误差,要求天线具有宽频带特性,使其能覆盖多个卫星导航系统频段;为了能接收微弱的卫星信号以及能在地球任何地方实现定位,要求天线在宽频带内具有低仰角高增益、宽角度低轴比特性;为了减小来自地面反射和散射体散射的多径信号的影响,要求天线具有抗多径效应;另外天线的小型化是未来重要的发展趋势,研究具有稳定相位中心的小型化天线也是一个重要的研究课题。本文研究的主要内容是设计具有零相位中心的北斗天线,重点研究影响相位中心偏差的因素,并提出几种降低天线相位中心偏差的方法。同时根据北斗卫星导航系统的要求和特点,在零相位中心天线的基础上研究如何提高天线低仰角处增益、轴比波束和抗多径效应的能力,并研究天线小型化技术。本文主要的研究点和创新点在以下几个方面:(一)设计一款宽频带宽波束的零相位中心卫星导航天线,该天线采用四点中心对称馈电来降低天线相位中心偏差,通过加载一对半径不同的金属环和阶梯金属桶壁来提高天线在低仰角处增益和3-dB轴比波束。(二)设计了一系列具有零相位中心的微带贴片天线,这些天线的特点在于天线结构比较对称,尽量减小激励圆极化的微扰对天线相位中心的影响。有两款天线采用对边开对称四缝的方形贴片结构,馈电采用对角线馈电和中心馈电外加带缺口单环缝的方式。另一款天线无需引入微扰只需采用新型中馈外加双环缝的方式即可实现零相位中心圆极化辐射。同时在此基础上研究贴片开对称长缝或带缺口长缝来实现具有较小相位中心偏差的天线小型化技术。(三)设计了一款具有低剖面的宽带宽轴比波束的卫星导航天线,天线为单层板结构,能在较宽频带内保持比较大的轴比波束。并以此为辐射体研究了外加波纹地板的扼流圈天线结构。