宽带多极化天线可以有效减少多径衰落效应,提升系统的传输速率和信道容量,而微带缝隙天线的小型化设计则可以为系统集成、降低成本、共形需求等提供强有力的支持。本文针对实现和提高缝隙天线的宽带多极化特性进行了深入研究,主要研究成果概括如下:第一,研制了一款基于1-?谐振模式的超宽带正交双线极化类vivaldi渐变缝隙天线。创新设计了末端短路的双向类vivaldi线极化缝隙天线模型,用以扩展天线带宽;在金属地板对角方向引入矩形寄生贴片,增加缝隙等效长度,同时引导表面电流路径,调节阻抗匹配;利用“空气桥”连接的双端口阶梯渐变馈电线对正交缝隙进行耦合馈电,提高端口隔离度。天线样品测试结果表明,该天线双端口的阻抗带宽超过90%,端口平均隔离度大于32 dB,平均可实现增益超过2.6 dBi,实现了良好的双线极化辐射特性。第二,研制了一款超宽带圆极化类vivaldi渐变交叉缝隙天线,在超宽带正交双线极化类vivaldi渐变缝隙天线基础上,利用集总电容和电感调节相位差实现天线的圆极化辐射。通过改变电容和电感的相对位置实现左旋圆极化和右旋圆极化之间的转换。矩形寄生贴片作为引向器,改变了缝隙表面电流路径,大大展宽了天线的阻抗带宽和轴比带宽。天线样品测试结果表明,该天线获得了97.01%的阻抗带宽和58.94%的轴比带宽,带内平均可实现增益超过2.4 dBic,同时实现了天线的小型化低剖面设计。第三,研制了一款宽带多极化可重构微带缝隙天线。首先,基于5G无线空口通信测试系统的应用背景,设计了一款准十字交叉形宽带高隔离度双线极化缝隙天线,准十字交叉形缝隙及其叉形馈电网络的分层设计满足了天线的高隔离度要求。矩形背腔的设计又进一步提高了天线的增益和前后比,同时加强了天线的机械强度。天线样品测试结果说明,该天线具有超过20.3%的阻抗带宽,大于40 dB的端口隔离度和8.3 dBi的带内平均增益。在准十字交叉形宽带高隔离度双线极化天线的基础上,通过设计PIN二极管可重构的威尔金森功分器,控制不同方向的缝隙的激励幅值与相位,实现了天线在+45°线极化、-45°线极化、±45°线极化、左旋圆极化和右旋圆极化之间的宽带极化重构。天线样品测试结果表明,天线获得了超过21.35%的线极化阻抗带宽和17.70%的圆极化阻抗带宽,而左旋圆极化和右旋圆极化的轴比带宽分别达到了16.13%和16.88%,天线的平均可实现增益超过7.6 dBi。最后,对上述极化可重构天线进行了组阵设计,仿真结果证明了天线具有多极化的高集成特性。