随着移动通信系统的迅速发展,第四代移动通信系统(4G)已经大规模实现商用。为了兼顾以往的2G/3G通信系统,对作为移动通信系统前端器件的基站天线提出了更高的需求,且最基本的要求就是基站天线的阻抗带宽需要能够同时覆盖2G/3G/4G LTE频段(1710-2690 MHz)。同时,随着移动用户数量的迅速增大,为了保证通信服务的质量和速率而不得不增加基站天线的数量,加上人们对于基站天线辐射的恐惧,这就给基站天线的选址变的越来越困难,因此运营商们对基站天线的宽带化(覆盖更多的频段,减少选址成本)、小型化(建设方便、隐蔽性高,克服群众心理恐慌)等需求越来越迫切。另一方面,由于圆极化天线可以接受任何极化方向的线极化的电磁波,而且不同类型的圆极化(左旋和右旋)之间是相互隔离的,因此圆极化天线被广泛应用于GPS系统、北斗系统,并且在WIFI和RFID中也有广泛的应用。在卫星定位和导航系统中,为了能够在地球的任何地方都能接收到圆极化的电磁波,需要圆极化天线能够在宽角度(大于120o)内实现低轴比,即具有宽的轴比波束宽度。本论文的研究工作如下:1.设计了三款宽带的双极化基站天线单元。通过在传统的方环形偶极子双极化天线基础上加载小环、弯折枝节、直线金属带和切槽等措施,能够有效的拓宽天线的阻抗带宽,使其能够完全覆盖现在的2G/3G/4G LTE通信频段。2.设计了两款谐振模式独立可调的双极化基站天线单元,并将其组成阵列以面向实际应用。基于传统的方环形偶极子双极化基站天线,通过在两个环形偶极子之间嵌入一对直线型偶极子并通过调节其长度,可以实现高次谐振模式的独立可调。通过将传统的方环形偶极子变成阶梯型环形偶极子并调节其阶梯宽度,可以实现低次模式的独立可调并实现小型化;通过在传统的方环形偶极子内插入弯折线,可以在不增大天线尺寸的前提下降低模式的频率,从而实现小型化设计。3.设计了一款基于枝节加载偶极子的双极化基站天线。通过在传统的直线型偶极子上加载一个倒L型枝节,可以在其原有的半波长谐振模式的高频处增加一个新的谐振点,从而拓宽了偶极子的带宽。基于此带枝节加载的偶极子,提出了一款双极化基站天线单元。4.设计了三款宽轴比波束的圆极化天线。通过采用长度不一样的直线型偶极子对和不同类型阶梯宽度的偶极子对,实现了两款自相移特性的圆极化天线。同时,采用背腔结构,实现了宽轴比波束特性。另外,通过在十字型圆极化偶极子天线四周加载四个寄生单元,并合理调节寄生单元的长度、寄生单元与被激励天线的距离,可以极大拓宽该圆极化天线的轴比波束宽度。