圆极化天线因为其相对于线极化天线的多种优点而被广泛应用于各种无线通信系统中,而背腔圆极化天线又具有方向图稳定、增益高、后向辐射小的优势。同时利用多层电路板技术可将背腔圆极化天线及其馈电网络集成于介质板中,从而有效简化天线阵列的背腔形式和馈电网络,满足现代通信系统对天线小型化、集成化的需求。本文对基片集成圆极化背腔天线进行深入研究,根据不同产生圆极化的原理设计了三种圆极化背腔天线单元和阵列。第一章首先介绍了本文的研究背景和意义,回顾了传统圆极化背腔天线和基片集成圆极化背腔天线的起源、发展历程、国内外研究现状并介绍了几种典型的圆极化背腔天线,最后提出本文的研究内容和结构安排。第二章介绍了背腔天线的设计原理,利用开口谐振腔模型来分析背腔内模式场分布,并根据本文设计中腔体的形状简要介绍矩形、圆形和椭圆形波导的主要模式的场分布。最后介绍了基片集成波导的等效原理及波导缝隙天线的设计原理。第三章首先提出一种旋转椭圆腔体的圆极化背腔单元,通过缝隙馈电在背腔内激励起两个正交模式形成圆极化。针对天线单元轴比带宽窄的缺点,设计了一种新型基片集成波导功分器,结合所提出的圆极化背腔单元设计了一个4?4的圆极化天线阵列。阵列的轴比带宽被有效提升到34.4%。第四章提出一种加载三角形贴片的圆极化背腔单元,利用缝隙馈电在贴片上激励起的两个正交模式形成圆极化。将背腔单元和第三章中提出的基片集成波导功分器连接组成一个4?4的圆极化天线阵列。结果表明贴片加载的天线阵列相对于第三章中阵列阻抗带宽拓宽2.4%,同时带内最高增益上升了1dBi。最后针对单元口径效率不高的缺点提出两种对腔体形状的改进方案,单元的口径效率分别提高了1.6%和3.8%.。第五章提出一种工作在60GHz加载S形贴片的圆极化背腔单元,通过加载贴片和馈电缝隙的辐射场在空间叠加形成圆极化。同样将背腔单元和第三章中基片集成波导功分器连接组成了4?4的圆极化天线阵列。天线阵列的阻抗带宽9.3%,3-dB轴比带宽为8.6%,基本覆盖了60GHz无线个人局域网所需的频带。第六章总结了本文的研究内容并对下一步研究的方向进行了展望。