作为描述微波网络的一种方法,散射参数（S参数）由于其在微波频段的普适性已经广泛应用于各类微波器件的理论与设计中。传统的S参数可以清楚地给出各个端口之间的关系,但是其对于多端口情形以及组合多端口情形的分析却差强人意。基于传统S参数发展出来的混合模式S参数（mixed-mode S-parameters）可以对差分电路中组合两端口情形进行有效分析,给出组合两端口传输的共模、差模信号之间的关系,从新的角度给了S参数更多的物理意义。然而,目前的研究也仅限于此,对于更多端口情形下的分析则没有系统的理论。因此,如何利用S参数对多端口微波网络性能进行更具物理意义的表征,从而实现对微波器件和天线的有效设计,是一个值得研究的问题。卫星通信因其覆盖范围广、不受地理位置限制等优点,被认为是未来第六代移动通信技术（6G）的关键技术之一。随着低轨卫星任务需求的增加,卫星的小型化成为了必要趋势。立方星作为小型卫星的一种,因其标准化、模块化的优势得到广泛关注。对于应用在卫星上的天线来说,等通量波束天线是非常重要的一种类型,其可在地球表面一定范围内产生相同强度的信号覆盖。同时圆极化、轻质化等属性也是卫星通信天线所需要的。然而,目前已有的等通量波束天线大部分体积大,质量重,无法满足立方星的应用要求。因此,如何在立方星有限的体积内设计出符合性能要求的等通量波束天线,对立方星应用有重要意义。序列馈电技术是实现高性能等通量波束天线的一个很好的方案,其会引入多个馈电点,此时如何表征多端口网络的匹配性能,就需要用到建立起的扩展混合模式S参数理论。论文的主要安排如下:（1）提出了扩展混合模式S参数,用于分析多端口微波网络。受混合模式S参数启发,提出一种更加通用的S参数,即扩展混合模式S参数。微波/射频网络中传输/接收N个相关信号的N个端口被视为一个支持N个标准正交模式的扩展混合模式端口,这N个标准正交模式分别由N个标准正交基向量表示。这样一来,在天线、射频设计中,设计者只需要关注设计所需要的模式而忽略其他模式。通过这种方式,一个多端口微波网络的特性可以通过一种更简单的方式来表示和理解,因为只需要考虑更少且更直观的性能参数。因此,提出的理论可以极大地简化多端口微波网络的分析、设计以及优化。为了建立起单端S参数与扩展混合模式S参数的联系,两者的转换关系也推导出来。为了更好地显示出提出理论的价值,文中基于提出的理论分析、设计了几个例子。可以看到,在利用传统单端S参数分析微波/射频网络的复杂问题时,包括匹配、幅度不平衡、相位不平衡等,都可以通过扩展混合模式S参数转换为更为简单的问题,设计结果全部证明了提出理论的可行性。（2）提出一种用于立方星上产生圆极化等通量地球波束的新型天线阵列。不同于采用相同阵元的传统直线型、平面型天线阵列,本文提出的是一种基于环形口径阵元的新型天线阵列。通过调整每个环形口径单元的激励幅度、相位以及极化,阵列的辐射方向图即可以得到调整。同时,为了获得阵列的辐射参数,建立一套辐射性能联合仿真方法。另外,为了更好地表征多端口激励的阵列的匹配特性,利用上述提出的扩展混合模式S参数进行分析,基于信号分解的思想推导出阵列总的反射系数。一个工作于C波段（5 GHz）的原型被设计、组装并且测试来验证理论可行性。该阵列由一个辐射器和一个馈电网络构成。其中,辐射器由两个环形口径阵元组成,内圈阵元为圆形贴片天线,外圈阵元由八个平面倒F天线（PIFAs）组成。馈电网络以序列馈电的方式驱动环形口径单元。这样一来就实现了一个拥有低剖面（0.078λ0）、质轻、易组装的圆极化等通量波束阵列。同时,提出的环形口径阵列还可以扩展用于实现其他波束。