随着卫星直播技术的快速发展,卫星广播电视接收天线向低成本、平面化、小型化、多功能化发展。因此,双频双极化高增益平面天线因其体积小、成本低、重量轻、频带利用率高、通信容量大等特点获得了广泛的关注与研究。本文研究了平面天线的基础——微带天线的基本理论、双频技术、双极化技术和阵列技术后,基于对单层双频双极化宽槽微带天线的研究,提出了一种采用新型结构的Ku波段双频双极化高增益平面阵列天线。主要研究内容和成果总结如下:1.本文研究了宽缝隙结构的多谐特性,提出了一种具有单层结构的双频双极化宽槽微带天线。该天线采用了缝隙耦合与邻近耦合的正交混合馈电形式实现双极化特性,通过加载电抗的方法进行双频段匹配,并通过反射板实现单向辐射进而提高单元天线增益,隔离度优于-23d B,双频双极化特性良好,结构简单、容易制作。测试结果与仿真结果具有良好的一致性,验证了利用宽槽结构实现双频特性的可行性。2.在上述研究的基础上,提出了一种新型的双频双极化宽槽带状线天线,天线采用具有一个共用地板的双层带状线结构,在各个地板上蚀刻宽槽,临近耦合馈线分层正交馈电。通过对方形槽切角、引入泡沫层、馈线终端加载枝节来改善其工作带宽,利用槽与馈线间不同的耦合程度实现双频特性,同时为了提高天线的增益,将整个结构与金属腔结构并联,并分析了各个参数对天线性能的影响。该天线的双频工作带宽可以达到15%、17.9%,端口隔离度为-19dB。通过比较两款天线的性能,选用后者用于设计Ku波段双频双极化高增益阵列天线。3.为了获得更高的增益特性,本文基于双层宽槽带状线单元天线进一步设计了四元的双频双极化高增益阵列天线。通过对馈电网络理论和反相馈电技术的研究,设计了四元阵的反相馈电网络,为优化阵列的交叉极化特性奠定了基础;然后进行了四元阵的整体仿真,分析了阵元间距对阵列性能的影响。经过分析,在保证预期工作带宽的前提下,最终在两个频段中心频率处获得了13.8dB和13.7dB的增益,具有稳定的辐射特性,其测试结果与仿真结果一致性较好。该阵列可以进一步扩展为大规模阵列,满足实际工程需求,用来接收直播卫星的Ku信号。