随着现代通信技术对信息传输速率和信道容量的要求越来越高,宽带阵列天线逐渐代替传统的单个天线被广泛应用在现代通讯技术中。在军事应用中,相控阵雷达通常由宽带阵列天线组成,但是传统宽带阵列天线受限于单元之间的耦合效应,不能实现更宽的工作带宽。紧耦合阵列天线打破传统设计的禁锢,巧妙地利用相邻单元间的互耦效应拓展了天线的带宽。本文基于紧耦合结构讨论了阵列天线的性能,论文的工作主要分为以下几个部分:1.首先分别介绍了宽带阵列天线和紧耦合阵列天线的研究背景、意义和国内外研究现状。然后阐述了紧耦合阵列天线设计过程中所涉及的基本电参数,分析了阵列天线的基本工作原理,并分别给出了一维直线阵和二维平面阵实现波束扫描的原理。接着介绍了本文所设计的阵列单元,即偶极子天线的基本理论。最后从等效电路的角度详细分析了紧耦合阵列天线实现超宽带特性的工作原理。2.在阵列天线相关理论的基础上,设计了一个工作在1GHz-10GHz的基于带通型频率选择表面的紧耦合阵列天线。目前,在已知的文献资料中,展宽紧耦合阵列天线带宽的方法一般是在天线与金属反射板之间加载一个电阻型频率选择表面,吸收引起短路点的后向辐射波,从而拓展天线的带宽。本文设计了一个在短路点具有带通特性的频率选择表面,取代电阻型频率选择表面和金属反射板,在拓展天线带宽的同时精简了天线的结构。然后对8×8元紧耦合天线阵列进行了仿真分析,通过对实物进行加工并测试,验证了该方案的可行性。3.在电磁超材料的理论基础上,分别设计了一个基于理想匹配超表面的紧耦合阵列天线单元和一个基于人工磁导体的低雷达截面紧耦合阵列天线。在紧耦合阵列天线的设计过程中,通常会加载一个介质匹配层来调整天线的匹配。本文设计了一个理想匹配超表面来代替介质匹配层,不仅使天线匹配性能变好,而且减轻了天线的重量,方便安装。在人工磁导体实现天线雷达截面减缩原理的基础上,通过在偶极子天线单元上方加载一层周期性金属贴片,分别设计了两种反射相位相差180??37?的紧耦合阵列天线人工磁导体单元。通过分析单元的辐射性能发现,金属贴片的加载改善了天线单元的匹配,一定程度上提高了天线单元的增益。将两种单元采用棋盘式结构排列成8×8的阵列天线,并分析其散射性能。将设计天线与尺寸相同但未加载周期性金属贴片的紧耦合阵列天线进行对比,结果表明基于人工磁导体的紧耦合阵列天线在不同极化电磁波的照射下,设计天线在带内带外的雷达截面均实现了不同程度的减缩。