随着现代无线通信技术的进步,5G通信的应用增多,但同时2G、3G、4G这三种通信系统必然还会长时间的存在,这就增大了对多频化、宽带化天线的需求。为了让无线通信变得体积更轻便、功能更多样、性能更优异,相控阵天线的研究方向逐渐倾向于实现宽带宽角扫描。又因为紧耦合偶极子天线利用其单元间的强电磁耦合效应可扩大带宽,同时能覆盖多个工作频段,现已成为宽带天线形式的优选。本论文结合科研项目要求,确定了本论文的主要内容是以紧耦合偶极子为天线形式,对应用于5G的一维相控阵天线进行研究设计。本文主要内容如下:首先对相控阵的构成和一维相控阵天线的扫描原理进行了介绍,并用史密斯圆图对强耦合实现宽带的原理进行了具体分析,为后续设计提供理论依据。其次,基于紧耦合天线理论,设计了一款平面结构形式的一维双极化相控阵天线。天线单元沿水平极化方向排列,工作频段为3.3～6GHz,其中3.3～3.8GHz和5.4～6GHz两个频段需重点关注。为了尽可能地增大天线阵列的口径效率,天线单元中包含了多个偶极子,且都用同轴直接进行馈电。另外,利用了椭圆金属贴片、金属块结构和宽角阻抗匹配层等结构优化了单元的阻抗匹配和宽角扫描性能。最终天线实现最大扫描角±60°,两个极化的有源驻波比大部分都小于3,且隔离度基本大于15 d B。为进一步验证设计准确性,制作测试了1×19有限大的阵列,并与仿真结果进行对比分析。最后为进一步增大双极化端口隔离度,设计了一款竖直结构形式的双频段紧耦合相控阵天线。其中低频单元由三个子单元组成,高频单元由两个子单元组成,分别工作在3.3～3.8GHz和5.4～5.95GHz两个频段,且都用等幅同相的功分器进行馈电。设计过程中将天线单元和功分器结构连和进行整体仿真,一方面是为了更接近阵列的实际工作状态,另一方面也减少了所需的T/R组件数。在初步仿真了单极化天线后,又设计了同天线形式的双极化单元,且分析了对功分器和天线性能影响较大的参数。经过优化后,高频和低频单元的驻波比最大值为3.2,且隔离度均大于30d B。通过延长最外侧偶极子长度减小截断效应影响,仿真了1×24的有限阵列,并对各单元的性能进行了分析。