卫星通信具有通信容量大、覆盖范围广、传输质量好等众多优点,已经成为目前非常重要的一种通信方式。动中通天线作为卫星通信地面站天线的一种形式,因此也成为当前科技研究的热点。平板天线作为动中通天线的一种,具有效率高、体积小、剖面低、易集成等优点在天线领域也被深入研究和广泛使用。本文根据研究需求,对不同波段共口径双极化平板天线进行了深入研究与分析。首先根据关键性能指标要求以及尺寸要求对阵列天线单元形式和数目进行评估。其次对阵列单元进行选择与设计。选择并使用带有金属十字栅格的方波导阶梯喇叭天线作为基本单元,金属十字栅格使得喇叭端口辐射电场更加均匀同时也解决了高频的栅瓣问题。对单元设计方法与阵列设计方法进行了论述。设计了Ku频段高增益双频双圆极化平板天线、Ku频段双频双圆极化低副瓣平板天线、Ka频段双频双圆极化平板天线、双极化平行板波导天线。针对不同的平板天线,本文给出了其基本研究方法分析和结果分析。对方波导阶梯喇叭天线、正交模耦合器、功分网络、波导定向模耦合器、波导双工器以及馈电网络的设计进行了总结和分析。Ku频段双频双圆极化天线包含了方波导喇叭天线单元、正交模耦合器、上下两层等分功分网络以及馈电网络。馈电网络包含高低频波导双工器和定向模耦合器。文中对以上器件都进行了设计仿真论述,并对其设计方法和仿真结果进行了具体分析。所设计的Ku频段双频双圆极化平板天线整体带宽达到41%,高低频中心频比为1.46,效率大于80%,高低频增益均大于32dBic。Ku频段双频双圆极化低副瓣平板天线是对上段所提到的等幅值分布平板天线的深入探索。该章节介绍了低副瓣天线的几种设计理论方法,对不等分功分器的设计方法也进行了基本介绍,验证了设计不等功分器的计算方法。对双频双圆极化低副瓣阵列天线给出了基本设计方案。天线两个维度各个频点最大副瓣电平为-18.04dB,带宽与上段所述Ku频段平板天线一致,并对其不足之处进行了总结与分析。Ka频段共口径双频双圆极化平板天线所包含器件与Ku频段基本相同,其不同之处在于馈电网络处引入了高低频波导移相器。由于Ka频段天线整体相对带宽达到45%,高低频相对带宽分别达到5.3%和7.8%,比Ku频段的平板天线带宽大,因此在合成圆极化波时所需的相位差在相应频段的不平衡度比较差,从而导致整体轴比变差。在引入波导移相器后相位不平衡度得到了大幅度的改善,天线的轴比也得到了改善,轴比从之前的小于2.6dB改善为在对应带宽内均小于1.1dB。基于平行板波导双极化天线的设计是对低剖面双极化平板天线的扩展研究。本章所设计的双极化平行板波导天线其剖面高度为1.3倍波长,相比于双极化平板天线剖面高度的4.8倍波长有所降低。双极化平行板波导天线由功分网络、平行板波导、金属腔、辐射缝隙组成,该天线相对于前边章节所研究的平板天线虽然带宽存在劣势,但其结构简单,加工成本低。