差分馈电天线因其易与差分电路集成、能有效改善天线辐射性能的特点而获得越来越广泛地研究和应用。研究表明差分馈电的应用能够使天线上不必要的辐射模式相互抵消从而有效地降低交叉极化电平并改善天线辐射方向图的对称性。本文基于差分馈电结构，设计了多款不同形式的低交叉极化天线及阵列，具体研究内容包括:　　第一、对采用差分馈电结构的天线的研究背景与意义进行阐述，同时对近年来出现的多种差分馈电天线形式进行了简单的介绍和分析。　　第二、在传统的圆环缝隙天线的基础上，通过采用SIW背腔和差分馈电等结构获得了一款宽带高增益低交叉极化的圆环缝隙天线。首先引入SIW背腔来提高天线增益;随后分析了天线在H面上交叉极化电平较高的原因，并通过采用差分馈电的方法有效地改善了天线的交叉极化性能;同时为了进一步扩展带宽，在天线电场为零处引入直流接地线来产生新的电流路径，并采用变形的圆环缝隙改善通带内的交叉极化性能。最终获得了一款带宽达到50％，通带增益稳定在8.8dBi左右，交叉极化电平低于-35dB的SIW背腔圆环缝隙天线。　　第三、对偏馈微带贴片阵中存在的较高的交叉极化电平进行了研究分析，并给出了一种能够有效改善天线交叉极化的布阵方法。首先通过让天线阵H面上相邻阵元间以关于E面对称的形式进行布阵来降低E面的交叉极化电平;然后将阵列分为两个成中心对称的子阵，并对两个子阵进行差分馈电来改善H面的交叉极化。实测结果表明采用该种布阵方法的Ku波段8×8天线阵能够获得8.1％的阻抗带宽和低于-40dB的交叉极化电平。最后在该种布阵方法基础上，通过让各个贴片上电流满足三角分布获得了一款副瓣电平低于-17dB、交叉极化电平小于-40dB的K波段16×16贴片天线阵。　　第四、在前文的研究基础上，设计了一款基于差分馈电的U型槽宽带低交叉极化微带天线阵。首先从贴片表面电流分布的角度分析引入U型槽对天线性能的影响，结果表明天线在有效地扩展阻抗带宽的同时会带来较高的交叉极化辐射。针对这一问题，依然采用将阵列分为两个成中心对称的子阵，并对两个子阵进行差分馈电的方式来解决。通过采用上述布阵及馈电形式，能够保证天线阵在获得较宽阻抗带宽的同时满足较好的交叉极化特性和辐射方向图良好的对称性。实测结果表明天线阵能够获得12.4％的阻抗带宽，同时在阻抗带宽内天线获得了较对称的辐射方向图和低于-45dB交叉极化电平。