伴随着移动卫星通信、全球卫星导航系统（GNSS）、无线通信消费类电子以及即将要构建的天地融合智能通信网络的快速发展和推广应用,宽带宽波束圆极化天线因其具有宽信号频带、宽角域波束覆盖、良好的圆极化辐射性能,已成为此类多网互联终端系统的首选前端器件而愈发受到关注。论文以实际应用需求为出发点,围绕圆极化天线的宽波束这一辐射特点展开了一系列研究,同时研究内容也覆盖了圆极化天线的小型化、宽频带、双极化、可重构等设计理论与方法。论文的主要研究成果归纳总结如下:1.对微带宽波束圆极化天线进行了研究。首先,提出了两种小型化微带贴片的方法,其中方法一通过在介质基板内部加载容性基片集成阻抗表面来缩小辐射贴片尺寸,方法二在辐射贴片表面蚀刻放射状缝隙来延长电流路径,以缩小贴片尺寸。二种方法均达到了缩小天线辐射口径、展宽天线轴比波束宽度的目标。将这两种方法相结合,设计了一款新型宽波束圆极化微带天线。实测结果表明,所设计天线的3-d B轴比波束宽度在近乎整个上半空域呈现出良好的圆极化性能。2.对基于SIW背腔方形缝隙的双圆极化天线进行了研究。首先,提出了一种小型化SIW腔体结构的方法。通过将容性基片集成阻抗表面加载到SIW腔体内,获得了一种紧凑型SIW背腔慢波结构,使得SIW腔体体积与传统结构相比缩减了30.1%,实现了SIW腔体结构的小型化。其次,通过在腔体表面蚀刻方形缝隙并在腔内引入馈电探针所构成的微扰结构,设计了一款基于SIW背腔方形缝隙的新型双圆极化天线。此款天线在两种极化状态下均实现了较高的前后比。3.对基于SIW背腔缝隙的宽波束圆极化天线进行了研究。首先,采用两个威尔金森功分器与两个环形耦合器恰当级联的方式,设计了一款高隔离度双端口顺序旋转馈电网络。其次,利用缝隙天线的E面远场为全向辐射这一特点,在SIW背腔表面蚀刻了一对正交缝隙,分析了此对正交缝隙的宽波束特性。而后将所设计的馈电网络与SIW背腔正交缝隙级联,设计了一款基于SIW背腔缝隙的新型宽轴比波束双圆极化天线。实测结果表明,该天线在任一极化状态下均表现出了显著的宽波束特性,且两端口的隔离度较高。4.对宽带宽波束圆极化多偶极子天线进行了研究。首先分析并讨论了四个偶极子天线结构变化对其轴比波束宽度的影响,提出了一种呈十字正交排列的新型三维拓扑结构。而后依据此拓扑结构,将多个偶极贴片与介质载体共形,并在天线上加载金属圆环,设计了一款伞形结构的宽带宽波束圆极化天线。在此款天线的设计中,采用贴片型偶极子替代传统偶极子,以此来增大偶极臂直径,拓宽天线的阻抗频带。通过对该拓扑结构的进一步分析研究,设计了一款基于半球形结构的宽带宽轴比波束圆极化天线。最后对所设计的两款天线进行了实物加工和测试,验证了设计方法的有效性。5.对极化可重构平面磁电偶极子天线进行了研究。首先分析了互补型平面磁电偶极子单元的特点,其次将可调控的PIN二极管嵌入在电偶极子臂与馈电相移线之间,通过调控二极管的通断状态来选择电偶极子的不同辐射电流路径,进而实现圆极化的可重构。同时基于这种可重构的单元形式分别设计了三款可重构圆极化天线,它们分别是平面端射双向同旋向圆极化可重构天线、全向辐射的圆极化可重构天线以及方向图与极化混合可重构天线。三款天线的可重构设计思想一致,实测结果表明,三款天线均具有良好可重构圆极化特性。