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高增益圆极化天线一直是天线研究的一个重要方向。波导裂缝阵列天线是实现高效率、高增益天线的重要手段。基片集成波导(SIW)缝隙天线具有高增益、高效率、结构简单、成本低、易加工等优点。径向线缝隙天线(RLSA)还具有宽频带、圆极化性能好、易构造等特性。单层基片的天线结构保证了加工精度和低成本。本文基于单层SIW缝隙天线和RLSA,围绕高增益、圆极化、宽频带、高效率等特性的实现进行讨论,设计两种圆极化天线单元和阵列,研究内容主要包括:第一,综述了高增益、圆极化、低剖面缝隙天线的研究背景及现状,介绍了 SIW缝隙天线实现圆极化的不同方法;从产生发展、分类比较、馈电方法、数值计算等方面介绍RLSA的基本发展动态。第二,分别基于SIW与径向波导设计了单层基片圆极化缝隙天线,中心频率12GHz,设计了基于SIW的1×8“人”字缝隙对线阵,轴比带宽约5.4%,增益约15.0dBic,并将其旋转对称,设计了中心馈电的1× 16“人”字缝隙对线阵,轴比带宽约5.2%,增益约18.0dBic。针对基于SIW缝隙对线阵在组成二维平面阵时,馈电网络设计繁琐,且馈电会影响天线副瓣和带宽性能等问题,提出基于径向波导的缝隙天线的设计,研究了其圆极化形成原理,分析了阵列设计中缝隙对耦合因子的控制。第三,针对RLSA建模复杂、设计困难的缺点,研究其改进设计方法,设计了一款Ka波段的螺旋排布的左旋圆极化RLSA。提出一种缝隙对分组的简便设计方法,详细探讨了控制缝隙对耦合因子和传输相位的参数设计方法,从而确定阵列的排布,保证口径场的均匀分布。探讨了使用Hfss-Matlab-Api工具包的自动建模方法,使得设计过程化繁为简。基于上述技术设计的Ka波段圆极化RLSA,中心频率为35GHz,增益30.6dBic,3dB增益带宽约7.7%,带宽内回波损耗小于-20dB,轴比约0.4dB,交叉极化约-40.1dB,口径效率约56.4%,辐射效率约73.4%。第四,针对RLSA末端辐射恶化圆极化性能、降低效率的缺点,提出开放边界的RLSA设计。对阵列边沿进行特殊的缝隙设计,减小末端的漏波,提高效率,改善圆极化性能。研制与测试了中心频率为12GHz的单层左旋圆极化RLSA。12GHz处的仿真与测试增益分别为30.6dBic和28.5 dBic,轴比带宽为10.8%,口径效率67%,辐射效率94%,测试与仿真结果相仿。本文研究单层基片圆极化波导缝隙天线,设计了两款左旋圆极化RLSA,具有高增益、圆极化性能好、频带宽等优点,且具有低剖面、重量轻、加工成本低的特点,在雷达系统和卫星通信等领域具有广泛的应用前景。