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本文基于无线通信技术的发展需求,依托相关工程项目,主要研究和设计了几种微波天线及阵列,包括Ku波段低旁瓣微带天线阵列、小型化宽带全金属Vivaldi天线、X波段平面及共形Van Atta阵列。主要研究内容如下:（1）介绍了微带天线阵列的基本理论与分析方法,研究了两种低旁瓣综合法,并在E、H面分别采用切比雪夫、泰勒综合法进行幅度加权来降低旁瓣。通过HFSS仿真并加工实物测试,最终设计出一种中心频率为17.25GHz的4×16微带天线阵列,增益达到22.2dBi,旁瓣电平低于-15dB。（2）研究了Vivaldi天线的基本理论,从理论角度说明了Vivaldi天线的宽带特性,介绍了Vivaldi天线槽线的设计方法。针对Vivaldi天线纵向尺寸过大的问题,在传统全金属Vivaldi天线结构基础上改进槽线,取消冗长的过渡槽使纵向尺寸缩减,从而实现小型化,并创新性地添加双谐振腔调谐,实现宽带特性。最终设计了一种工作于4.7～18.8GHz的小型化宽带全金属Vivaldi天线,加工实物进行测试,测试结果与仿真结果基本吻合。同时分析了双谐振腔的关键尺寸对带宽的影响,并通过后续优化,使带宽拓展至22.2GHz,证明此结构的全金属Vivaldi天线具有进一步拓宽带宽的潜力。（3）介绍了方向回溯理论与平面Van Atta阵列原理。以上述结构的全金属Vivaldi天线为单元,设计了X波段同轴线馈电的平面Van Atta阵列。针对阵列体积过大的问题,设计了双层带状线馈电的平面Van Atta阵列,结构更加紧凑,但回溯范围及精度略有下降。在平面Van Atta阵列原理和相位共轭条件基础上,研究了共形Van Atta阵列的设计方法,给出了详细的理论推导。设计了弯折和阶梯两种共形Van Atta阵列,对比了二者的回溯性能,弯折阵回溯精度更高,阶梯阵回溯范围更大,分析了性能差异的原因。对平面阵及阶梯共形阵加工测试,测试结果与仿真结果较为吻合,在宽角度范围内均可以实现方向回溯功能。