随着移动通信技术的迅速发展和应用，无线通信系统早已普及到人们生活中的各个角落，其应用和需求更是多种多样。星载天线是卫星通信的咽喉，考虑到空间中复杂的电磁环境和卫星上受限的容积、空间、重量，高性能的星载天线是卫星通信系统工作性能的重要保证。特别是对于工作在L波段的星载可展开平面阵列天线，其单元尺寸受限于空间中的自由波长长度，阵元数目一般多达几十个，优化单元尺寸、阵元间距和阵列形式，使其在保证电性能的前提下收拢体积更小、重量更轻是非常重要的。本文根据高精度海洋盐度卫星探测的需求，设计了一种应用于星载综合孔径微波成像辐射计的十字型二维稀疏天线阵列。设计出一种小型化的双极化微带天线单元，为星载天线的减重设计提供一种可选择的方案。本文主要做了以下几个方面的工作：　　1.在对天线阵列在星体上时单元方向图恶化的情况进行理论分析的基础上，采用十字型的阵列形式，并把十字型阵列的两条臂放置于靠近星体边缘的位置，另外两条臂悬空放置。通过HFSS仿真分析与实物测试结果表明：改变阵列的排布形式以及布局位置大大改善了星体上的天线单元方向图，使得阵列中各天线单元的电性能满足设计指标，单元特性及单元一致性达到设计要求。　　2.设计了一种小型化的双极化微带天线单元。小型化单元的尺寸可以减小到原来的71.40％，电压驻波比小于1.25，端口隔离度大于45dB，交叉极化电平小于-44.50dB，增益大于7.30dB。与未经小型化设计的双极化微带天线单元比较，小型化单元电性能仿真结果变化较小，达到了预期设计目标。　　3.分析了小型化天线单元在直臂阵列中的方向图变化以及采用小型化单元的直臂阵列加载模拟星体时阵列中单元的方向图变化。根据小型化天线阵列在模拟星体上时天线单元不同极化方向图不一致的实际情况，提出一种加载于阵列腔体上的槽型结构，该结构能有效地改善天线单元不同极化的方向图一致性。最后采用小型化单元组成十字型阵列进行仿真分析，结果表明：天线阵列的整体尺寸有一定减小，阵列中单元方向图在半功率波束宽度范围内没有大的变化，并且半功率波束宽度和交叉极化等仿真结果满足设计指标。应用小型化单元的天线阵列为星载天线的减重设计提供了一种可选择的方案。