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双极化相控阵天线是相控阵雷达系统的重要组成部分,它具有极化捷变、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。普通双极化天线大多数是通过对单一类型天线正交馈电来实现双极化,但设计自由度低、隔离度提高困难,而互补天线之间具有相同的辐射方向图且电场与磁场互换,因此可以利用互补天线来设计双极化天线。本文基于金属环天线与缝隙环天线,设计了四种工作在C波段具有互补结构的双极化相控阵天线单元,主要研究内容如下:首先,介绍了基本缝隙辐射元、金属环和缝隙环的相关理论,然后根据上述理论设计了由环天线及其等效互补天线构成的金属环-矩形贴片双极化天线、缝隙环-电振子双极化天线,仿真结果表明所设计的上述天线带宽、交叉极化电平等指标满足设计要求,隔离度小于-20d B,两极化电场在?=0o和?=90o平面在近似?40o角度范围内的正交。其次,针对上述天线存在的方向图一致性较差、隔离度低等问题,根据金属环和缝隙环为完全互补天线的原理,设计了基于金属环和缝隙环的双极化天线,仿真结果表明天线带宽、交叉极化电平等指标满足设计要求,并且隔离度提高到-29d B。由于金属环难固定、不易小型化,且两极化电场在?=0o平面仅在近似?18o的角度范围内正交,进一步提出了基于微带环和缝隙环的双极化天线,该天线仿真的隔离度达到-35d B以下,两极化方向图波束宽度和增益基本相同,且辐射电场在?=0o和?=90o平面基本正交的角度范围大于?80o。对该天线进行加工测试,得到的测试结果与仿真结果较为吻合,验证了该双极化天线设计的可行性。最后,基于所设计的微带环-缝隙环双极化天线仿真了由该天线组成的均匀直线阵列和均匀圆形阵列,得到了阵列合成方向图及各阵元S参数、方向图等受互耦影响的变化规律,给出了通过添加天线腔体来降低阵元间互耦的解决方案。