移动通信系统目前已处于2G、3G、4G并存,并向下一代系统逐渐发展的时期。为了实现移动通信系统之间的平稳过渡,降低基站建设成本,多系统共天线是一种经济有效的方法。本论文设计了一种环形结构的宽带双极化环形基站天线,天线覆盖2G/3G/LTE大部分频段,且结构本身具备嵌套其他更高频段天线的能力,可共同组成共轴式多频双极化天线。本论文首先从天线端口性能入手,通过设计新型L形探针馈电结构以及加载缝隙等技术,设计了一种在1.7-2.7GHz频段内VSWR小于2以及异极化端口隔离度大于35dB的宽带双极化环形天线单元,据此在其结构中心嵌入高频段宽带双极化平面偶极子天线单元,进一步验证了该环形天线具备嵌套更高频段天线单元的能力。然后,本文从基站天线辐射性能要求出发,围绕环形天线单元设计了一种波浪形周期金属柱侧壁结构,在尽可能不影响天线端口性能前提下,显著优化了宽带双极化环形天线在宽频段内的辐射特性。通过调整侧壁高度以及倾斜角等参数,使得天线在1.7-2.6GHz范围内获得65°±8°稳定水平面半功率波束宽度以及较好的交叉极化比性能。经过结构优化的波浪形金属柱侧壁还可以对嵌套的平面偶极子天线的方向图一并优化。最后,论文设计了4单元环形天线阵列,从单元内部耦合以及单元间耦合两种耦合类型分析影响阵列端口性能的主要因素,并在每个单元四周加载波浪形金属柱侧壁,通过优化侧壁结构参数,最终得到了整体性能基本满足移动通信系统要求的双极化基站天线。