随着时代的进步,人类社会对无线通信的需求日益加剧,其中天线作为通信系统的重要组成部分,对其性能的要求也日益提高。尤其在卫星通信、雷达和深空探测等领域,高增益、宽带、低剖面天线已经成为研究热点并被广泛关注。平面透射型阵列天线是结合平面微带阵列天线和透镜天线的优点形成的新型天线,具有增益高、馈电简单、重量轻、加工技术成熟等优点,但仍存在带宽窄,剖面高等局限。本文通过研究透射单元的结构,优化透射单元性能,结合相位补偿原理对透射阵列天线存在的窄带,高剖面等不足进行改进。本论文的主要内容概括如下:1.基于方形贴片加载十字缝隙及金属化通孔单元结构的低剖面透射阵列天线的研究。传统的多层频率选择表面型透射阵列天线具有剖面高,结构复杂,安装不便等不足,针对这些不足,研究了一种加载金属化通孔的单层透射单元。通过金属化通孔将介质层上下表面金属贴片导通,并对结构参数进行优化得到较好的透射幅度和较宽的相移范围。透射阵列剖面高度为0.1λ,其中λ为设计频率所对应的自由空间波长。与阵列剖面高度超过0.5λ的多层频率选择表面型透射阵列天线相比,本文设计的透射阵列剖面高度得到明显下降。实测得到透射阵列天线口径效率为47%,1-d B增益带宽为9%。2.基于多谐振单元及金属化通孔结构的低剖面宽带透射阵列天线的研究。研究了一种单层多谐振透射单元,通过在交叉偶极子单元上引入金属化通孔和十字环结构,实现了透射相位的拓宽和透射幅度的改善。所设计透射单元在较宽的频带内透射幅度大于-3 d B,并且在不同频率处相位变化趋势与设计频率处大体一致,表现出良好的宽带性能。设计了一款21×21个单元的透射阵列天线,并进行仿真和实测。结果表明此天线具有良好的辐射性能。3.基于全金属结构的透射阵列天线的研究。首先利用双方环形缝隙结构,设计了一款全金属多层频率选择表面型透射阵列天线。其次利用双层双方环形缝隙单元结合金属销钉结构设计了一种全金属低剖面透射单元,并提出了一款全金属低剖面宽带透射阵列天线。最后对全金属低剖面透射单元进行改进,使其在一个极化方向上实现透射和相位补偿的功能,另一个垂直极化方向实现反射功能。基于射线追踪原理,利用所设计的新型单元和极化扭转反射表面,提出了一款辐射性能良好的低剖面折叠透射阵列天线。仿真结果显示在天线整体高度下降至传统透射阵列天线高度三分之一的情况下,该天线仍能保持良好的辐射性能。