圆极化扫描天线阵列相比线极化扫描天线阵列具有较低的极化损耗和优异的抗多径干扰能力,因此在卫星通信中得到了广泛的应用。已有国内外学者做出了大量研究,并设计出了多款单频圆极化扫描天线阵列和双频圆极化扫描天线阵列。然而,上述圆极化扫描天线阵列往往有着扫描角小于60°,轴比超过3d B,剖面过高和工作带宽小于10%等缺陷。此外,现有的双频圆极化扫描天线阵列的频率比（高频段中心频率/低频段中心频率）往往小于2。基于上述情况,本文以微波毫米波圆极化扫描天线阵列为研究课题,从圆极化天线阵列的理论和结构方面出发,以最终指标和功能为落脚点,针对上述问题,开展了对圆极化天线阵列的宽角、宽角宽带、双频共口径等方面的研究。本论文的主要研究内容和创新成果如下:1.基于极化器的低剖面宽角扫描圆极化天线阵列的研究:从现有文献中的圆极化器出发,探究了其难以同时实现高集成度和宽角扫描的原因。然后,重点以可集成的超表面极化器和偶极子极化器为切入点展开研究,设计出了低剖面宽角扫描圆极化天线阵列。首先,将工作于小扫描角范围的超表面极化器和工作于大扫描角范围的偶极子极化器相结合,提出了一款同时满足了可集成于天线阵列和扫描角达到60°的要求的混合圆极化器。然后,设计了一款由该宽角圆极化器和SIW缝隙天线阵列集成而成的低剖面宽角扫描圆极化天线阵列。2.毫米波端射宽角扫描圆极化天线阵列的研究:从以往文献中的端射圆极化天线阵列出发,探究了其扫描角普遍小于45°的原因,重点以小尺寸的端射天线单元为基础展开研究。提出了一款同时满足宽度小于0.45波长和轴比波束宽度达到120°的端射圆极化准八木天线单元。然后,用该单元设计了一款端射圆极化天线阵列,该阵列实现了最大扫描角达到60°。3.低剖面宽角宽带圆极化扫描天线阵列的研究:从以往圆极化天线阵列出发,分析了宽角宽带圆极化扫描天线阵列的可行性方案。以顺序旋转法（SR）为理论基础,分别对现有的子阵旋转法和子阵周期延拓法这两个衍生方案进行了更加详细的理论分析和研究,然后设计出了分别基于上述两方案的宽角圆极化扫描阵列。基于子阵旋转法的圆极化天线阵列由4个按照顺序旋转方式排列的均匀平面子阵构成,每个子阵由4×4个圆极化微带贴片天线单元构成。测试结果表明,该天线阵列的扫描角超过45°,轴比带宽超过17%。基于子阵周期延拓法的圆极化天线阵列由4×4个周期排列的顺序旋转子阵构成,每个子阵由2×2个线极化微带贴片天线单元构成。仿真结果表明该天线阵列的扫描角超过60°,轴比带宽超过20%。不仅如此,基于子阵周期延拓法的圆极化天线阵列仅采用线极化天线作为阵元就可以正常工作,这使其可以实现双圆极化工作的功能,这与基于子阵旋转法的圆极化天线阵列不同。4.双频共口径圆极化扫描天线阵列的研究:以双频共口径线极化天线阵列为基础,从天线的结构和阵列排布的角度出发,设计出了具有大频率比的双频共口径圆极化扫描阵列。首先,对于大频率比（频率比小于3）线极化共口径扫描天线阵列,提出了高频天线阵列和低频天线阵列均采用小型化天线单元,并且高频单元与低频单元彼此交错的设计方案。根据设计方案,设计出了可在C波段和Ka波段内实现波束扫描,且满足了的频率比大于3的最终的共口径线极化天线阵列。然后,针对大频率比圆极化共口径扫描天线阵列研究较少的现状,跟据上述双频线极化共口径阵列中的方案,提出了一款双频共口径圆极化天线阵列。具体来说,双频共口径圆极化天线阵列的高频天线为SIW缝隙馈电的切角贴片,低频天线为带相移的微带线功分器馈电的交叉偶极子。设计的双频共口径圆极化天线阵列在两个频段都能实现圆极化波束扫描的功能,且其频率比达到了4.6,且两个频段的扫描角分别达到了41°和45°。最后,为了解决现有的圆极化共口径扫描天线阵列难以宽带工作的问题,提出了两个频段的阵列采用小型化微带偶极子天线单元作为阵元,并且阵列均按照顺序旋转排列的方案。根据该方案设计的双频共口径圆极化天线阵列不仅实现了频率比达到了2,并且使C波段和X波段的轴比带宽分别达到了18%和20%。