随着无线技术在个人通信和军事应用等领域的发展,对有限的频谱资源下通信系统天线的设计要求更高。双极化天线由于可以降低多径效应的影响、增加系统信道容量而被广泛应用于无线系统中。双极化天线实现宽带化,在有限的频谱资源下兼容多种通信标准或支持高速数据传输,可以减少一定工作频带内对天线数量的需求;实现小型化,可以减少载体的空间占用并且易于与载体融合。本文将双极化天线的宽带化和小型化作为主要研究方向,设计了一种交叉偶极子宽带双极化阵列天线,基于基片集成波导背腔技术的宽带双极化天线和基于共面波导馈电的低剖面双极化天线。本文主要研究内容如下:（1）交叉偶极子宽带双极化天线及阵列。天线单元采用了一对相互正交的偶极子和馈电结构组成,阻抗匹配相对带宽约为32.7%,在工作带宽内增益和端口隔离度较高,交叉极化水平较低。通过建模仿真分析,由天线单元组成的4×4阵列,在工作带宽内平均增益提高,实现了宽带高增益,辐射稳定并且结构简单、体积较小可用于通信系统中。（2）基于基片集成波导背腔缝隙的宽带双极化天线。在传统的背腔缝隙天线的基础上,采用偏离中心位置的微带线馈电,在宽的交叉辐射缝隙中产生双谐振以此拓展天线阻抗带宽,采用差分馈电抑制交叉缝隙所产生的多个附加谐振模式实现天线的极低交叉极化水平。天线结构整体对称,其整体尺寸仅为0.6λ0×0.6λ0×0.075λ0。该天线的差模阻抗相对带宽达32.8%,平均增益较高,在工作带宽内辐射稳定。（3）基于共面波导馈电的低剖面差分双极化天线。在传统的平面微带缝隙天线的基础上,采用缝隙型共面结构拓展电流分布面积从而产生了一定的辐射作用。采用差分馈电这种平衡馈电方式来抑制交叉极化,在辐射贴片中加载“十”字型缝隙,降低了天线的品质因数,以此拓展天线带宽。因为“十”字型缝隙是一种对称结构,所以对辐射方向图干扰较小。天线整体尺寸仅0.53λ0×0.53λ0×0.0135λ0。该天线的差模阻抗相对带宽达82.25%,具有极低的交叉极化水平和稳定的辐射方向图。