由于可以接收任何形式的极化波,并且对复杂多变的应用环境有很强的适应能力,圆极化天线在无线通信领域中发挥着不可替代的作用。随着通信系统的飞跃式发展,通信设备也越来越趋于小型化,为了适应其发展趋势,圆极化天线的小型化研究一直是关注的热点。基于此研究背景,本文对圆极化天线的小型化做了系统研究,并主要针对四臂螺旋天线和单极子阵列圆极化天线的小型化,设计出两款具有良好圆极化性能的天线。首先,设计了一款基于自相移技术的小型化印刷四臂螺旋天线。采用自相移技术设计螺旋臂,使其产生90度相差,降低馈电网络设计的复杂度。采用将馈电网络印制在柔性印刷电路板上与天线辐射单元共形的方式来减小天线整体的横向尺寸(即宽度),使天线结构紧凑,实现天线的小型化,并对天线进行加工测试。天线整体尺寸为40mm×30mm,测试增益最大可达到3.5dBi,波束宽度为170°。在此基础上,通过将四臂螺旋的螺旋臂折叠,减小天线的纵向尺寸(即高度),进一步实现天线的小型化设计。天线整体尺寸仅为40mm×20mm,高度比之前降低了30%左右,且仿真增益最大为3.9 dBi,与改进前具有相同的波束宽度170°,满足GPS通信系统的要求。其次,设计了一款基于印刷单极子和顺序旋转技术的低剖面圆极化天线。天线由六个印刷单极子和一个具有顺序旋转结构的馈电网络构成。通过将单极子在介质板平面和空间平面同时弯折的方法,减小天线的尺寸,尤其是在高度方面,使得天线剖面降低。其中六个单极天线,采用顺序旋转技术组阵,并采用微带馈电网络和移相器相结合的方式在很小的空间达到各单元馈电幅度和相位要求,实现良好的圆极化辐射性能。对天线进行加工和测试后的结果表明,所设计天线具有良好的圆极化性能且尺寸较小。该天线工作在1.575GHz,整体尺寸仅为50mm×7mm,最大增益为2dBi,波束宽度为140o。