多层结构天线可以在不增加天线横向尺寸的前提下,极大地提高天线各项性能,丰富天线的功能。而相比横向尺寸,纵向尺寸的增加往往更容易让人们接受,尤其在一些新兴的多层电路技术中,例如半导体技术、低温共烧陶瓷（low temperature co-fired ceramic,简称LTCC）技术等。此外,在较高频段,例如毫米波频段,纵向尺寸的增加并不十分影响天线的小型化与可集成度。另一方面,由于传输速率高、穿透性强、灵活性高以及定位能力强等优点,宽频带技术成为天线另一个重要技术。近年来,宽频带技术已经成为国内外天线研究的热点。本文围绕多层结构宽频带天线及阵列展开了研究,采用LTCC以及介质基板与金属外壳的组合工艺并以下面四个技术手段分别实现了多层结构宽频带天线及阵列:1.采用LTCC工艺,通过在中间电路层引入谐振环,显著展宽了偶极天线的带宽,该方法不必采用宽带匹配巴伦,无需增加天线尺寸。然后,以此偶极天线作为阵元组建了一2?2阵列。此阵列为等幅、同相馈电的方阵,采用“T”型微带功分网络进行馈电。最后,对此偶极天线及其阵列均进行了加工、测试。测试结果表明,此天线的-10 dBS₁₁带宽大于25.4%,覆盖了31.2 GHz到40 GHz频段,最大增益为4.4 dBi,在32 GHz频率处获得。此阵列的-10 dBS₁₁带宽大于28.6%,覆盖了30 GHz到40 GHz频段,最大增益为10.37 dBi,在31 GHz频率处获得。2.采用LTCC工艺,通过基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,简称SIW）中的宽边横缝构造出新的谐振器从而展宽了偶极天线带宽,并具有低损耗的优点。然后,以此天线作为阵元组建了一2?2阵列。此阵列为等幅、同相馈电的方阵,采用微带到SIW三角渐变过渡及“T”型微带功分网络进行馈电。最后,对此阵列进行了加工、测试。测试结果表明,此阵列的-10 dB S₁₁带宽为19.5%,覆盖了32.9 GHz到40 GHz频段,最大增益为11.5 dBi,在32.5 GHz频率处获得。3.采用LTCC工艺,研制了基于顺序旋转馈电技术的宽频带圆极化天线,并以此天线作为阵元组建了一2?2阵列。此天线为带有对角凹槽微扰、“L”型探针馈电、多片圆极化贴片天线。通过厚基条件下的“L”型探针馈电来获得宽阻抗匹配带宽,通过在一个天线单元中构建一间距很近的1?2顺序旋转馈电阵列来获得宽轴比带宽。此阵列为等幅、同相馈电的方阵,采用“T”型带状线功分网络进行馈电。最后,对此阵列进行了加工、测试。测试结果表明,此阵列的测试-10 dB S₁₁带宽为29.6%,覆盖了29.7 GHz到40 GHz频段。3 dB轴比带宽大于26%,覆盖了26 GHz到39 GHz频段。最大增益为9.3 dBi,在31 GHz频率处获得。4.采用介质基板与金属外壳的组合工艺,提出了一种宽频带圆极化SIW宽缝天线,通过引入圆锥喇叭加载实现了高增益,解决了传统SIW圆极化天线带宽窄、增益低的缺点。此圆极化SIW宽缝天线由三部分组成:终端短路的SIW、中心对称的宽缝以及“L”型探针。“L”型探针连接在SIW中心位置,伸入到宽缝中。然后,在SIW宽缝处加载一圆锥喇叭,即可获得宽频带以及高增益等特性。最后,对此天线进行了加工、测试。测试结果表明,此天线的-10 dB S₁₁带宽为28%,覆盖了30 GHz到40 GHz频段。其3 dB轴比带宽为22.2%,覆盖了32 GHz到40 GHz频段。其最大增益为15.6 dBi,在36 GHz频率处获得。