高增益天线是卫星通信、远程遥感、军用雷达等无线通信系统中的重要组成部分。平面反射阵列天线由于具有低剖面、重量轻、易于加工、易于实现极化转换等诸多优点,成为了新一代的高增益天线。本论文主要针对微带平面反射阵天线的几个关键性问题和应用(包括双圆极化反射阵、波束扫描反射阵、低剖面反射阵、赋形反射阵)做了详细的分析与研究。本论文的主要创新工作有:1.提出了一种宽带双圆极化反射阵的实现方式,该双圆极化反射阵采用线极化喇叭馈源实现圆极化辐射的特性,因而具有加工简单,低成本等特性。首先提出了一种新型的亚波长双谐振反射阵单元,具有宽带、低垂直极化耦合、线极化转圆极化的特性。并且,在反射阵设计过程中将传统的应用于频域的相位匹配技术拓展到极化域用于设计圆极化反射阵,能有效地考虑单元内部的垂直极化耦合。由此设计了一款采用线极化喇叭馈电的双圆极化反射阵列天线。测试结果表明,该天线能实现宽带双圆极化辐射,其-1dB增益带宽为12.5%,3dB轴比带宽达到50%。2.提出了一种新颖的宽角扫描反射阵的设计方法。之前学者普遍认为反射阵单元的入射角敏感度会恶化反射阵天线的辐射性能,因此在反射阵设计过程中应尽量抑制单元的入射角敏感度。相反地,本文首次提出并验证了单元的入射角敏感度特性在波束扫描应用中反而有利于提高其扫描特性的结论。同时,本文进一步地将传统的频域相位匹配技术拓展到空间域相位匹配技术,能够同时考虑和兼顾反射阵在不同扫描角度的辐射特性。由此设计的一款16×16单元的机械扫描反射阵能够在±45~o扫描范围内实现扫描增益损耗为1.7dB,较传统的单焦点、双焦点波束扫描设计方法设计的反射阵在扫描性能上有较大幅度的提高。3.提出了一种新型的基于反射阵馈电的透射阵的低剖面天线形式。在提出的天线结构中,将反射阵作为馈源给透射阵馈电,从而将反射阵和透射阵这两种平面结构的优势结合起来。其中采用粒子群优化算法设计的反射阵天线用于控制口径面的幅度分布,位于上端的透射阵用于控制口径面的相位分布。最终设计了一款焦径比为0.3的基于反射阵馈电的透射阵天线,仿真和测试结果表明该天线能够实现约40%的口径效率。4.针对反射阵的波束赋形应用,首次采用非均匀频率选择表面(FSS)作为反射阵列天线的地板,用于实现口径面上的同时幅度和相位控制的功能。首先提出了一种基于FSS地板的双谐振反射阵单元,能够实现570度的反射相位范围和-10dB的幅度衰减范围。采用改进型的交替投影法有效地考虑单元实现口径面上复幅度控制的能力,并设计了一款在方位面辐射方向图为平顶方向图、俯仰面为笔状波束的波束赋形反射阵天线,相对于传统的只基于相位控制的反射阵天线能实现更陡峭的扇外衰减、更低的副瓣、更低的交叉极化和更低的雷达散射截面。