波导缝隙天线具有结构紧凑、功率容量大、功耗低、口径效率高等优点,广泛应用于通信和航空航天等领域。近年来,各种雷达和无线通信系统对高性能波导缝隙阵列天线有着巨大需求,特别对高增益、低副瓣、宽频带的波导缝隙阵列天线有着极高的需求。本文以实现高增益宽频带波导缝隙阵列天线为目标,重点研究二维谐振式波导缝隙阵列天线的解耦结构和宽带设计方法。主要内容包括从以下几个方面:首先介绍了波导缝隙天线的辐射原理及其等效电路、谐振式波导缝隙天线和非谐振式波导缝隙阵列天线的结构特点、以及以Elliott设计公式为代表的传统波导缝隙阵列天线设计理论。在此基础上,简要介绍了本文的研究方法——采用“过载”技术结合电磁仿真软件HFSS实现具有解耦结构的二维谐振式波导缝隙阵列天线的宽带设计。其次,本文以X波段8×8元波导缝隙阵列天线的设计为例,详细介绍了结合并联馈电的“子阵化”思想和“过载”技术,使用电磁仿真软件HFSS实现宽带设计的具体过程:通过部分并联馈电网络将天线分解成2×2个子阵,而天线的整体设计也随之简化为辐射缝隙子阵、耦合缝隙子阵和馈电网络的独立设计,在设计过程中运用“过载”技术,即在实现传统匹配条件的基础上进一步增加各个辐射缝的横向偏移量,此时中心频点归一化输入导纳值将大于1即“过载”呈失配状态,而当工作频率偏离中心频点时,低频端和高频段各有一个频点,两频点处的归一化导纳值将接近1,故采用“过载”技术时天线反射系数的频率响应呈双谐振特性,匹配带宽得到大幅改善。关于耦合缝隙子阵,通过增大耦合缝隙的旋转角度实现“过载”,同样实现双谐振特性;将独立设计好的辐射缝隙子阵和耦合缝隙子阵组合成天线子阵时,利用两者间的弱耦合效应用,调节辐射和耦合缝隙子阵的谐振点和谐振特性,进而得到三重甚至多重谐振进一步改善子阵带宽。最后得到的8×8元阵列天线-12dB匹配带宽为12.4%、天线口径效率高于80%的带宽为12.2%。在此基础之上,作为天线解耦结构的探索,本文在辐射缝隙上方增置开放式空气腔,设计了 X波段4×4元波导缝隙阵列天线。开放式空气腔的作用在于削弱辐射缝隙之间的互耦效应,设计时具体优化其三维尺寸,使的在周期边界条件下带有开放式空气腔的辐射缝隙与辐射边界条件下的单个辐射缝隙具有近似相等的等效导纳。此天线计划采用金属粉末的3D打印技术加工,考虑到天线在加工和测试过程中的具体问题进一步分析了端口馈电和外围金属尺寸对天线性能的影响,经过进一步优化得到整体反射系数低于-20 dB的匹配带宽大于10%、天线口径效率高于80%的带宽为10.4%的宽频带波导缝隙阵列天线。