圆极化天线对于雷达跟踪、全球定位系统（GPS）、卫星通信、射频识别（RFID）和传感器系统具有极大优势,因为圆极化波可降低多径效应并减小发射机与发射机之间的定向角。近年来,已经为便携式和移动终端应用开发了各种尺寸紧凑的圆极化天线。另一方面,由于导航系统的卫星多运行在地球中轨道,因此用于定位服务的接收天线的角度范围非常宽,通常在θ为0°的天顶和θ为70°的地面低仰角之间,在这个角度范围内,需要一定的增益。因此,移动通讯卫星系统对具有收发电磁波功能的天线在波束宽度和低仰角处的增益提出苛刻的要求。本文以接收天通一号卫星信号的车载天线的研究与设计为相关背景,针对目前天线在波束宽度、仰角增益以及小型化等方面存在的问题进行研究与探讨。本文主要研究了应用于汽车场景的多款天线,具体工作主要包括以下几个方面:1、设计了一款高增益圆极化平面螺旋天线。该天线选用具有宽工作频带的微带渐变巴伦给阿基米德螺旋天线的双臂进行等幅反相馈电,通过在天线的下方添加一改进后的平底反射腔结构,同时在天线辐射体的上侧加载高折射率的介质板使天线实现了在仰角30°⁹0°的高增益定向辐射。最终仿真结果表明天线在所需工作频带内驻波比小于1.2,半功率波束宽度大于86°,3dB轴比波束宽度大于140°,仰角30°⁹0°的圆极化增益提高0.5¹.5dB,仰角40°时的增益大于2.8dB,仰角30°时的增益大于1.5dB。此款天线比较适用于车辆在全国大范围内低纬度地区的卫星移动通信。2、设计了一款低剖面宽波束圆极化微带天线。该天线的辐射体采用的是2×2顺序旋转微带阵列形式,4个线极化单元通过顺序旋转馈电组成阵列,采用串联等功分馈电网络进行馈电。最终天线的整体剖面仅有0.068λ₀,半功率波束宽度为114°,3dB轴比波束宽度大于160°。此款天线剖面较低,安装方便,所受的风阻力较小,比较适合应用于高速移动的地面载体。3、设计了一款宽带宽波束圆极化偶极子天线。此天线结构是在交叉电偶极子贴片单元之间引入四个寄生贴片与短路金属墙形成的寄生磁偶极子单元,利用电、磁偶极子天线方向图的互补原理使天线在上半空间均匀辐射、展宽波瓣宽度,从而提高低仰角处的增益。另外由于寄生单元的加载使得交叉偶极子臂上的电流路径延长,从而使天线剖面降低至0.13λ₀。经实测可得,天线驻波比小于2的阻抗带宽可达65%,在工作频带内驻波比小于1.4,仰角30°时的增益大于3dB,天线的半功率波束宽度大于115°,3dB轴比波束宽度大于200°。这款天线比较适合用于我国高纬度地区的卫星移动通信。