随着通信和探测技术的发展,系统逐渐向多功能、高效率、大容量、低多径效应方向发展,超宽带技术受到了极大的重视。天线阵列结合收发组件和控制、处理电路,可构成对波束灵活控制的相控阵。超宽带宽角扫描的相控阵天线是多功能射频系统的重要组成部分,能够大大减少系统所需天线数量、重量及其所占空间,在星载、球载、机载和舰载等平台应用具有重要意义和广泛应用前景。本论文研究平面超宽带宽角扫描紧耦合双极化阵列天线,工作频带能覆盖S波段、C波段、X波段、Ku波段。主要内容如下:第一,探讨紧耦合偶极子阵列（TCDA）天线的超宽带原理和宽角扫描原理。基于无限大阵列中的天线单元的等效电路模型,仿真分析了偶极子之间的耦合、偶极子距地板的高度和宽角匹配层对阵列阻抗的影响。第二,针对使用不平衡馈电的平面结构的TCDA阵列,详细分析了由不对称电流导致的共模谐振问题,并在偶极子下方添加短路金属盘将中频处的共模谐振移向低频移动。除此之外,给介质挖周期排布的空气孔,能有效推迟扫描盲角出现。第三,研制了一种多层介质结构的超宽带宽角扫描紧耦合双极化阵列天线,在馈线处添加金属片可优化阻抗匹配,拓展低频带宽,并且针对WAIM提出了一些改进设计。阵列能够实现5:1的带宽,阵列波束可扫描至E面±60°,H面±45°,满足Active VSWR<3,剖面高度为0.46。利用平面印刷工艺制作了一个19×21紧耦合天线阵列。最后结合半无限阵列和小型阵列的仿真,对阵列天线实物展开测试研究。仿真分析紧耦合阵列不同间距上单元之间的耦合强度、中心单元的有源S参数和方向图的特点。对大阵列中的5×5有限阵列,进行中心单元和各单元之间传输系数测试,得到传输系数幅度与相应仿真结果较好地吻合。采用有源单元增益测量法,测试了5×5阵列的远场辐射方向图。方向图的测试数据变化与仿真具有良好的一致性。仿真和测试研究在一定程度上验证了设计的正确性,预测了大阵列能够实现良好的带宽和方向图性能。本文设计的多层平面结构紧耦合天线克服了拓展低频带宽的困难,并针对共模谐振和扫描盲区等问题进行优化设计,最终设计出可用PCB工艺加工、易于拓展的低成本、超宽带宽角扫描的紧耦合双极化天线,具有良好工程应用价值。