随着通讯事业对天线技术要求的提高,相控阵技术在雷达和通信等领域的应用日益广泛。近年来,5G通讯进一步完善和普及,军事和民间对相控阵技术需求逐渐提升,相控阵技术将在未来一段时间内具有更大的发展空间。在现有相控阵技术的基础上,愈加成熟的技术将会使得相控阵圆极化天线具有更宽的带宽、更好的轴比性能和更宽的角度扫描。本文设计出了两款功分网络,并在HFSS中进行仿真优化,意在通过功分网络实现四馈点馈电使得阵元天线可以在工作频带内获得更好的轴比特性。天线的工作频带在400MHz-600MHz之间,拥有很宽的频带。在天线扫描法向方向时,可以获得轴比小于2dB的较好圆极化轴比性能。在天线的四周分别加载垂直结构的短路枝节,使得在微带天线小型化的前提下获得更好的增益效果和工作带宽。阵元增益最高可达5dB,在大部分工作频带内辐射效率大于90%。选择天线的剖面高度仅为70mm,兼顾了天线的轴比性能和天线的辐射效率。在上述研究的基础上,本研究分析了天线在无限阵中天线单元的有源驻波比、轴比和天线在宽角扫描情况下的有源驻波比和轴比特性。在宽角扫描时出现阻抗失配的情况下,可以通过增加宽角匹配层的方法使得阵列天线在宽角扫描时具有较好的阻抗匹配性能。为了后续的加工测量,在原有阵元天线的基础上,优化设计出工作频带介于2GHz-3GHz之间的阵元天线。然后本设计仿真加工了25元的5×5方形阵列天线,研究天线在有限阵的情况下宽角扫描时的有源驻波比变化、轴比变化和增益的改变,并和天线在无限阵扫描的情况下做比较。研究发现,阵列在扫描到天顶方向时,中心频点的增益可以达到17dB,在高频点3GHz处增益大于18dB,圆极化轴比在工作频带内小于2dB,辐射效率达到85%以上。随着天线扫描角的增大,天线的各项电性能指标均出现了不同程度的削弱。在阵列边缘上的阵元,由于边缘效应,其有源驻波比的波动最为明显。在扫描到60°时,天线的主瓣增益相比天顶方向减小5dB,栅瓣电平增大。总的来说,本设计天线具有超宽带,宽扫描角,较好的圆极化、低剖面等特性,整体质量较轻、稳固结实、节省成本等优点。此外本文还设计了一款转台矢网一体化控制系统,在天线重复测量时大大提高了工作效率。