对于基站、雷达、微波远程传输等无线通讯系统中的天线,通常要求的是天线只在某一特定方向发射和接收较强的电磁波,而对于其它方向,则希望天线发射和接收的电磁波接近于零,在这种应用背景下,高定向性、高增益天线的设计势必成为现代无线通信技术研究中的一个极为重要的课题。采用组建阵列的方法可以有效地实现天线的高增益性能,但是四单元天线阵列所得到的增益范围一般是14±2 d Bi,且阵列天线的剖面高度较高、结构较为复杂。针对以上问题,本文设计了一种的性能优越、结构简单的扇形贴片天线单元,并将其用于组建不同类型的高增益阵列天线,致力于研究结构简单、剖面较低的高增益双谐扇形贴片微带阵列天线。本文所做的主要工作如下:1.首先利用本征模多谐理论设计双谐宽带贴片天线,设计了圆心角270°和300°的双谐扇形贴片天线,并分别以这两个天线为单元,组建高增益固定波束的四单元直线阵列,又采用了改进的zigzag拓扑结构,分别沿E面和H面组建阵列天线。使用Ansoft HFSS仿真软件对阵元间距进行参数分析,最终制作了工作频率为3.25GHz的阵列天线样品,并在介电常数为2.65的F4B板材上设计了威尔金森功分器作为阵列天线的馈电方式。使用Agilent’s N5230A矢量网络分析仪和Satimo’s Starlab近场天线测试系统对阵列天线样品实际测量,仿真和测量结果吻合较好,充分证明了双谐贴片天线单元所组建的阵列天线的高增益性能。2.选取圆心角为270°的贴片天线单元,设计了四单元平面阵列天线,采用了菱形拓扑结构来降低副瓣电平,利用MATLAB仿真软件绘制出栅瓣大小与阵元间距的关系图,选取了合适的阵元间距,并通过HFSS软件对该阵列天线进行参数优化,最后对该天线模型进行了制作和测量,进行实测验证,实测结果与仿真结果吻合良好,成功实现了一种高增益且剖面极低的四单元平面阵列天线,进一步证明了双谐扇形贴片用于组阵是有效的。3.在四单元直线阵列天线的基础上,进一步考察具有波束扫描特性的阵列天线的性能。设计了一种波束扫描的四单元直线阵列天线,使用仿真工具模拟离散扫描,最终的最大扫描角度可达55°,更加充分地验证了扇形贴片天线单元组建不同类型的阵列天线的普适性。