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随着移动通信用户和终端数量的井喷式增长以及社会生产生活对通信速率和质量要求的不断提升,如何有效地扩大通信系统的容量、降低多径衰减、提高频率利用率等问题,成为第五代移动通信技术研究中的热点之一。一方面利用毫米波频段的宽频谱资源是未来移动通信发展的趋势。另一方面双极化、宽带化天线技术是提升通信系统容量的有效方法之一。为此,本文主要围绕毫米波频段双极化集成天线展开相关研制,设计实现了双极化微带贴片天线单元与阵列、双极化基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line,SICL)直馈背腔天线单元与阵列、双极化基片集成同轴线角馈背腔天线单元与阵列、双极化基片集成同轴线改进型背腔天线,并在目标频段对微带线和基片集成传输线衰减特性进行了分析以印证天线阵效率特性。论文的主要内容如下:1、研制了双极化微带贴片天线。通过引入寄生贴片,设计了层叠式双极化微带贴片天线单元。通过设计双极化两端口的馈电网络,实现了具有良好隔离度的4×4双极化微带贴片天线阵列。该天线阵在工作频段27GHz-29GHz内,两端口电压驻波比(VSWR)小于2,实际测试隔离度在33dB以上,增益大于19dBi,交叉极化电平优于20dB。该结构天线阵具有良好的定向性和增益,易于批量加工和生产。2、研制了双极化基片集成同轴线背腔天线。首先分析了单元天线背腔大小、辐射贴片尺寸、寄生贴片大小以及开口尺寸对于天线性能的影响,在此基础之上设计实现了双极化基片集成同轴线直馈背腔天线单元与阵列、双极化基片集成同轴线角馈背腔天线单元与阵列、双极化基片集成同轴线改进型背腔天线。所设计的2×2直馈背腔天线阵和2×2角馈背腔天线阵在工作频段27GHz～29GHz内,电压驻波比(VSWR)小于2,隔离度大于20dB,同时具有良好的定向性和增益。3、研究了微带线和基片集成传输线在目标频段内的衰减特性。本章基于多线校准理论研究微带线和基片集成同轴线的衰减特性,分别加工制作了三段长度相差四分之一波长的微带线和基片集成同轴线,进行了测试并给出在20GHz-30GHz频段内微带线和SICL的衰减特性。分析了第二章和第三章中所设计天线的馈电网络情况,给出了馈电网络上的损耗分析,相关结论对设计天线尤其阵列天线具有重要的意义。