多个单天线按照一定的要求进行馈电和空间排列可以构成天线阵列。天线阵不但可以加强和改善方向图的方向性,而且可以提高辐射增益。在复杂的信号传输环境,圆极化和双极化天线阵列在发射和接收辐射信号时,相比于线极化的天线阵列有更好的适应性。其中,圆极化天线阵列被广泛应用于卫星通信,双极化天线阵列则适用于移动通信。基于天线阵列在圆极化和双极化实际无线通信应用中的重要性,本文针对相关圆极化和双极化天线阵列的设计方法进行深入研究,具体研究内容分为如下两个部分:1、宽带圆极化天线阵列。得益于宽带馈电探针实现圆极化的机理和旋转馈电技术,超过20%的阻抗带宽和轴比带宽在2×2和4×4阵列得以实现。仿真和实测的实验验证了该宽带馈电探针的方案可以便捷地实现贴片天线阵列的高增益和宽带性能。这些阵列被使用多层印刷电路板形式设计和加工,精确可靠的方案使得它们适于量产。这一系列的阵列可以被直接嵌入通信系统中设计,它们潜在的应用场合是卫星通信,如Ku波段的卫星电视或者移动中的卫星地面站通信系统。2、双频双极化两波束基站天线阵列。该4×8天线阵列包括了两个4×4的天线子阵列,它们分别工作在3G频段(1710-2170MHz)和LTE频段(2490-2690MHz),其中两个天线子阵列的天线单元是交织排布的。通过使用具有带外辐射抑制的滤波天线单元,两个子阵列之间的相互耦合也得到抑制。由此,天线单元之间的间距可以减少,从而整个天线阵列可以实现尺寸缩减。为了在两个工作频段都实现稳定的两波束辐射方向图,各个频段的波束形成网络需要设计表现为较小的幅度和相位波动。之后,该4×8天线阵列被进行加工并进行测试。从实测结果中,该天线阵列在方位角平面表现出在120°稳定的10dB波束宽度。该两波束的天线辐射方向图特性可以满足移动通信中的两波束基站应用。此外,该天线阵列在两个应用频段分别实现了16.4dBi和15.5dBi的最高增益,两个波束之间的交叉点辐射水平在-10dB左右。相比于传统的工业产品,该天线阵列表现出尺寸紧凑和方向图稳定的特性,且该方案可以简便地扩展到多波束基站天线阵列的设计当中。