现代无线通信系统已经不再只具备单一功能,而是具备了多种功能,多种通信制式的复杂系统,这是由于无线通信应用场景的细分导致的。这种细分加剧消耗了频谱资源并使其日益紧张,而极化分集技术就是解决这一难题的重要手段。正是出于对现代无线通信上述需求的考虑,本文将主要关注于多极化天线的研究,这是因为多极化天线不仅是极化分集系统关键元件之一,而且还能实现天线单元复用,使通信系统具备更多的功能和更高的集成度。主要的研究内容和工作包括:第一章系统地回溯了多极化天线的发展历史,并总结了近年来关于多极化天线方面的研究进展和突破,还交代了本文的主要研究内容和主要贡献。第二章介绍了本文研究工作中所涉及到的基础理论和分析方法。主要包括:(1)天线极化概念和常用参数;(2)微波网络基础理论,包括散射参数和传输参数以及金属线与缝隙的等效电路参数;(3)用于馈电网络设计的常用无源微波器件;(4)各向异性人工电磁结构实现极化调控的原理,包含了平面电磁波在各向异性材料中的传播特性和极化调控的原理。第三章针对多极化天线的有效工作带宽不高的问题,提出了一种改进后的平面馈电网络以及基于该馈电网络的一款四重极化天线。该天线在仿真和测试中实现有效工作带宽达到了22.7%,并且具有和典型微带天线相当的辐射性能。同时,还对影响天线和馈电网络的主要因素作了分析,为改进馈电网络和多极化天线设计提供了参考。第四章针对传统加载人工电磁结构实现多极化天线的方案无法得到四种极化工作模式的问题,基于各向异性材料特性和等效电路理论分析设计了一款新型人工电磁结构,并将该结构加载在缝隙耦合馈电的微带天线单元上。最终在理论和仿真上都验证了加载该人工电磁结构的确能够使天线具有四重极化调控的能力。第五章总结了本文的主要研究工作和创新,提出了目前研究工作的不足并对未来的研究工作做了充分描述。