相比于机械扫描形式的动中通天线,相控阵形式的动中通天线具有扫描速度快、剖面低、重量轻等优势,适合应用于各种高速运动载体,是动中通天线发展的趋势。二维相控阵在俯仰面和方位面都是由电扫实现,为了满足动中通系统的通信需求,要求天线辐射体具有在大空域角度内平稳增益覆盖能力;因此,研究二维大角度扫描阵列天线具有重要的意义。本文对S波段圆极化宽角扫描二维阵列天线作了一定研究,经过广泛调研后,确定釆用宽波束圆极化天线单元实现阵列设计的方案。首先,设计了一种三维地+微带介质宽波束天线,利用三维地结构对电磁波的反射和厚介质对表面波的增强实现了天线单元的宽波瓣特性。仿真结果表明:天线3dB波瓣宽度大于120°,在宽波束范围内圆极化效果好,同时该天线结构在一定程度上降低了三维地微带天线的剖面高度。研究结果对导航天线等具有宽波束需求的天线设计具有一定的借鉴意义。为了进一步降低天线剖面,设计了一种新型"马鞍形"宽波瓣的加腔结构微带天线。对该天线产生"马鞍形"的辐射方向图的原理以及影响波瓣宽度的关键参数进行了分析,对天线进行了实物加工、测试。测试结果表明:该天线具有"马鞍形"的辐射方向图,波瓣宽度宽(3dB波瓣宽度大于140°),圆极化效果好,剖面低等优点。研究结果对宽角扫描相控阵单元天线设计具有一定的借鉴意义。最后,以实际项目为支撑,利用"马鞍形"宽波瓣天线单元设计了一副宽角扫描圆极化阵列天线。讨论阵列设计中的布阵形式选择、阵元间距确定等关键问题,并以扫描增益最大化为目标对阵列布局进行了优化,优化结果表明:天线扫描角度为360° ±65°(方位面,俯仰面),扫描增益平坦度小于2.5dB。在此基础上,对天线阵列进行加工、测试,测试结果验证了方案可行性。