通信设备为了实现多需求,常常需要用到多天线系统,而多天线系统设备量和空间资源占用量大,为了使天线能在有限空间内具有良好的接收辐射性能,天线单元不得不向着深度小型化和多功能化发展。在远距离通信,智慧交通,雷达系统等领域,定向性天线由于其特定方向的高增益特性,作为发射天线时可以增加辐射功率的有效利用率,作为接收天线时可以增加接收天线的抗干扰能力。而具有定向辐射特性的小型化天线由于良好的方向性和较小的尺寸,为系统的小型化、紧凑化提供了可能。本论文主要针对不同场景对定向小型化天线的需求,结合准八木原理,惠更斯源,可重构技术致力于提升小型化天线的方向性,拓展其带宽,以及实现波束可重构和柔性弯曲共形特性。论文主要内容如下:首先,介绍了定向辐射小型化天线的研究背景和意义,调研了国内外研究现状,阐明了定向性辐射特性概念,说明了准八木,可重构,惠更斯源和天线小型化技术的实现方法和原理。其次,针对于飞行物体表面的通信需求,根据准八木的设计原理结合仿真分析表面电流分布,设计了一款基于准八木特性的单层小型化天线,将这款天线与泡沫圆柱表面共形进行仿真和测试,结果表明平面、弯曲共形情况下天线均能实现良好的端射定向辐射性能。再次,针对智能交通系统中需要波束实时可变的场景需求和小型化天线自身窄带宽问题,结合柔性基板,准八木和可重构技术,设计了宽带方向图可重构柔性小型化天线,实现了小型化尺寸同时两种相对方向的端射辐射模式,通过电控PIN开关二极管实时切换,且保持平面、弯曲共形情况下工作频段内的稳定端射辐射性能。最后,针对室内无线通信应用,设计了方向图可重构惠更斯源小型化天线,结合惠更斯源技术和可重构技术,将设计的电偶极子寄生振子和磁偶极子寄生振子正交放置,使其激励起相同的电流幅度,具有相近的中心相位,从而形成良好辐射的惠更斯源端射辐射模式,同时在电偶极子寄生振子加载三个PIN开关二极管形成三种波束可重构状态,且扫描波束可实现水平面的全覆盖。