作为接收和发射无线电波的装置,天线性能优劣直接影响着整个无线系统的性能。圆极化天线能够抑制雨雾干扰,减小多径反射,从而被广泛应用于卫星通信,卫星导航,移动通信等领域。随着PCB技术的发展,具有轻重量、小体积、低成本、简单结构和组装容易等优点的圆极化印刷天线成为了研究热点。因而,研究能够适应现代无线系统的印刷圆极化天线具有重要的意义。本文以多模多频、宽带圆极化天线作为设计目标,通过分析和构造天线的谐振模式,对于多模多频圆极化天线、多模宽带圆极化天线和全向圆极化天线进行了研究。作者的主要贡献可以概括为:1.多模式多频圆极化天线工作原理和设计方法研究,通过构造多个谐振模式实现多频圆极化辐射。采用小型化折叠环形缝隙作为辐射单元,使用双层缝隙设计两个圆极化工作频带,采用阶梯微带线进行双频匹配,提出了一种单馈双频圆极化天线的设计方法,并给出了应用于不同系统的天线设计实例;针对无线能量传输系统双频段、圆极化和二次谐波抑制的需求,采用加载缝隙的双频微带贴片天线,通过在馈线上并联枝节和分支线结构实现了 2.45 GHz和5.8 GHz的双频匹配与二次谐波抑制。在上述研究的基础上,通过环形缝隙、反射板和同轴馈线构造了低剖面微带贴片-环形缝隙双模天线和微带贴片-环形缝隙-单极子三模天线,对谐振辐射模式的构成方式,工作原理以及谐振频率的调谐方法进行了研究,设计出覆盖GPS L1和L2频段的低剖面双模双频圆极化天线以及覆盖GPS L1/L2频段和CDMA通信频段的具有方向图分集特性的三模三频天线。对所设计的天线进行了实物加工和测试。2.印刷宽带多模式圆极化天线研究,设计了三款实现原理各不相同均具有宽带特性的圆极化天线。利用共面波导两条缝隙的多模工作特性,通过分支线微带馈电结构分别激励共面波导的奇偶模,其中奇模形成缝隙辐射器,偶模形成传输线激励单极子,分别产生的两个正交的线极化辐射叠加形成了圆极化辐射,设计了一款单极子-缝隙宽带圆极化天线,实现了 47%的工作带宽。在第三章微带贴片-环形缝隙双模双频天线基础上,利用两个模式之间的能量耦合,设计了一款具有宽带特性的双模天线,在21%的相对带宽内实现了圆极化的定向辐射。应用电磁超材料——HIS作为辐射器,设计了一款宽带圆极化天线,工作带宽为17%,剖面高度仅为2mm。并以此为单元组成了 2X2的天线阵列,实现了 13-16 dBic的增益。研究了这些宽带圆极化天线的实现机理以及多模式构造和调谐方法,并制作了上述天线的样机,进行了天线测量。3.宽带低剖面全向圆极化天线以及天线的极化可重构技术研究,提出了一种紧凑的低剖面宽带全向圆极化天线。该天线由圆形微带贴片天线和6个曲折形缝隙辐射器构成。其中圆形微带贴片天线工作在TM01和TM02模式,具有垂直极化全向辐射;曲折形缝隙实现宽带全向水平极化辐射。这两种辐射器的辐射叠加形成了宽带全向圆极化辐射。接着,在上述研究基础上,通过PIN开关二极管改变缝隙辐射器的等效结构,实现了天线极化可重构的设计。仅通过一条直流控制线,天线的极化可以在左旋圆极化与右旋圆极化之间切换。对于全向圆极化天线的辐射机理,以及不同谐振器之间的能量耦合进行了研究。同时,重点研究了极化可重构天线直流控制电路的设计方法和偏置电路的简化方法。最后制作了天线实物,进行了天线测量,测量结果验证了设计的正确性。