第五代移动通信系统对数据传输速率提出了更高的要求,但低频段稀缺的频谱资源限制了频带利用率和频谱带宽。由于毫米波频段存在丰富的空闲频谱资源,5G天线开始向毫米波频段发展,小型化、低成本、高增益是5G天线设计的关键。此外,双极化天线因其极化复用特性也成为5G天线的研究热点。本文在宽带高增益双极化阵列天线的基础上,结合5G天线低成本、小型化的要求,对不同形式的天线阵列进行研究,主要研究内容如下:1.双极化微带阵列天线的设计:基于双层微带天线原理,研究了微带天线阵列的设计方法,基于多层板加工工艺,在Ka波段设计了一款16×16宽带高增益双极化微带阵列天线,相对带宽为14.3%,带内增益大于24.82d Bi,符合5G天线的设计要求。2.双极化背腔缝隙阵列天线的设计:为了验证双极化阵列天线在Ka波段的最佳电性能,设计了一款8×8全金属结构的宽带高增益双极化背腔缝隙阵列天线,利用金属腔给十字缝隙馈电进行辐射,并通过金属波导馈电网络扩大阵列。与微带天线相比,波导的封闭结构和低损耗特性使该天线具有更出色的电性能,相对带宽为10.7%,带内增益大于25.44d Bi。3.双极化微带SIW混合馈电阵列天线的设计:针对微带馈电网络损耗过大,金属波导成本高、剖面高、重量大的问题,设计了一款8×8宽带高增益双极化微带SIW混合馈电阵列天线。采用多层板加工工艺,在4×4微带子阵的基础上,利用SIW馈电网络扩大阵列,既保持了良好的电性能,又降低了加工成本。仿真结果表明,该天线的相对带宽为15.4%,带内增益大于21.23d Bi。