随着无线通讯系统对大容量、高数据速率、小尺寸等性能要求的不断提高,圆极化天线更趋向于宽带化、多频化、小型化的方向发展。近几十年来,研究学者们已经提出各种圆极化天线的设计,以便用于移动卫星通信,WLAN,DBS,RFID,GNSS,空间通信,无线电力传输系统,以及新一代5G无线通讯应用中。然而,目前已知文献中的天线设计在工作带宽和体积上仍不能满足日益发展的无线通讯系统的需求。因此,继续对圆极化天线的宽带化和多频化的研究,减少其无线通信系统的体积,丰富其无线通信系统功能,将对现代无线通讯技术的发展作出重要的贡献。因此,本论文以圆极化天线的课题研究和工程项目为基础,以寄生技术加载为主要手段,对圆极化天线的设计、圆极化天线的宽带化和多频化的方法开展研究,主要创新成果概括为以下四个方面:1、探究了采用寄生加载技术实现宽带圆极化天线的方法。研究首先以交叉形偶极子天线为初始结构。交叉形偶极子天线是由两个正交的偶极子通过一段90°的相移线连接而成,可辐射圆极化波,但是带宽相对较窄。通过在交叉偶极子之间引入不同形式的寄生单元,可增加圆极化谐振点或者改善原有圆极化谐振点的工作方式,从而拓展天线的工作带宽。寄生单元的形式可以是简单的金属贴片,以增加新的谐振点;也可以是接地的寄生垫片,置于寄生贴片下方,改善原有谐振点的工作模式,并增加新的谐振点;同样可以是在寄生贴片上开出的寄生槽,在不影响寄生贴片已产生的谐振点的情况下,在高频处还能形成新的圆极化谐振点;通过改善地板结构,加载寄生短路墙,形成背腔,从而改善圆极化辐射性能等。利用上述这几种方法分别设计了三种宽带圆极化交叉偶极子天线,并对天线进行了样机加工、性能测试,并对测试结果和仿真结果进行了对比研究,表明了该设计理论的可靠性和正确性。2、研究了使用高介电常数的陶瓷材料作为寄生单元的双圆极化天线设计方法。通过由L形缝隙和金属探针组成双馈电方式,激励陶瓷单元产生谐振模式,再利用缝隙本身的谐振模式,组成混合DRA谐振模式,从而实现了双频双圆极化介质谐振器天线的设计。陶瓷材料的高介电常数的特性使其具有边谐振边辐射的特点,从而可作为辐射单元使用。L形缝隙加载,不仅仅是给陶瓷材料馈电激励,还会自身产生谐振,向外辐射,增加谐振点,从而有效拓展工作带宽。并且本论文还利用介质谐振器的基模和高次模,以及缝隙的谐振模式组成的混合模式来实现天线的双频性能设计。再利用探针的加载和特殊形状的介质谐振器的应用,以获得天线在不同频段上分别辐射左、右旋圆极化,即呈现双圆极化特性。在此设计的双频双圆极化天线基础之上,本文还利用旋转对称技术,设计了另一款宽带双圆极化天线,拓展了原有天线的带宽。对所获得的宽带双圆极化天线进行了样机加工和性能测试,结果表明了设计理论的正确性。3、研究了利用微扰结构设计圆极化天线的方法。通过在能产生线极化辐射的贴片天线的一侧加载终端开路的耦合微带线,实现圆极化天线设计。耦合微带线的结构简单,仅由几条阻抗高低不同的微带线串联而成。这种加载耦合线的方式,可以使矩形贴片天线激励起TM₀₁和TM₁₀两种模式,并且这组简并模式的相位差为90°,从而产生圆极化辐射。耦合线在贴片天线的不同位置放置时,会使这两个正交的模式的相位差相差90°或负90°。因此天线的极化受此控制,可设计左旋或者右旋圆极化天线。当将两个不同位置的耦合线结合在一起,又可以设计出一款低频比的双频双圆极化天线。对上述的两个天线都进行了样机加工和测试,实测结果和仿真结果基本一致,表明了理论设计的可靠性,可用于圆极化或双频双圆极化的无线通讯系统的天线设计中。4、研究了串馈阵列天线设计的方法,结合圆极化天线技术,设计了一款基于寄生缝隙加载的双端口双圆极化的串馈阵列天线。寄生缝隙的加载,使原有的线极化串馈阵列变为圆极化串馈阵列天线,串馈阵列的布局相对于并馈阵列更加紧凑和简单。双端口的设计使该天线在端口1激励时为右旋圆极化,在端口2激励时为左旋圆极化,从而可实现双圆极化的需求。