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六十年代初，相控阵天线即因其在波束成形和转向方面的优异性能在雷达系统中占据了重要的作用。五十五年后的今天，相控阵天线持续发展，经历了一系列的进化过程。对于相控阵天线，已不仅仅需要满足宽带宽角扫描等辐射性能，更需要实现低剖面、低成本，设计简单等要求。本论文针对相控阵天线低剖面、宽带宽角扫描、低设计复杂度以及低成本这些性能开展了深入研究。主要工作由以下几个部分组成：
1、本文首先对矩形栅格排布及三角栅格排布的阵列扫描时栅瓣出现和单元间距间的关系进行了研究。利用三角栅格排布的优点，设计了一款大单元间距的背腔天线。并且对天线结构进行了优化，最终使天线能在0.7f0~1.16f0频带内实现E面±60°及H面±30°扫描。天线单元具有良好的交叉极化，剖面高度仅为0.228λH。最终组阵并加工测试了一个2×3的小阵列，天线的测试结果与仿真结果吻合较好。
2、为实现相控阵低剖面化及宽带宽角扫描能力，本文从非平衡馈电结构出发，阐述了常用的低剖面天线单元形式。本文最终采用了非对称的偶极子形式，实现了偶极子两臂之间电流的平衡，改善了低频段的阻抗匹配。优化后的天线单元在无限大周期环境下的结果表明，本问所选的天线结构能在0.65f0~1.2f0频带内，E面和H面在扫描范围±60°内，满足有源驻波小于2.5的指标。最终天线单元的剖面高度为0.2λH，并通过了12×12单元有限大阵列的全波仿真验证。有限大阵列的有源驻波仿真结果能满足指标的要求，同时天线的辐射方向图展示了天线具有良好的指向能力，证实了该天线设计方法的可行性及稳定性。
1、本文首先对矩形栅格排布及三角栅格排布的阵列扫描时栅瓣出现和单元间距间的关系进行了研究。利用三角栅格排布的优点，设计了一款大单元间距的背腔天线。并且对天线结构进行了优化，最终使天线能在0.7f0~1.16f0频带内实现E面±60°及H面±30°扫描。天线单元具有良好的交叉极化，剖面高度仅为0.228λH。最终组阵并加工测试了一个2×3的小阵列，天线的测试结果与仿真结果吻合较好。
2、为实现相控阵低剖面化及宽带宽角扫描能力，本文从非平衡馈电结构出发，阐述了常用的低剖面天线单元形式。本文最终采用了非对称的偶极子形式，实现了偶极子两臂之间电流的平衡，改善了低频段的阻抗匹配。优化后的天线单元在无限大周期环境下的结果表明，本问所选的天线结构能在0.65f0~1.2f0频带内，E面和H面在扫描范围±60°内，满足有源驻波小于2.5的指标。最终天线单元的剖面高度为0.2λH，并通过了12×12单元有限大阵列的全波仿真验证。有限大阵列的有源驻波仿真结果能满足指标的要求，同时天线的辐射方向图展示了天线具有良好的指向能力，证实了该天线设计方法的可行性及稳定性。