波束赋形技术作为第五代移动通信系统中的关键技术之一,可以提高系统对空域资源的利用率,从而成倍地提高系统容量。数字波束赋形作为有前景的波束赋形方式,是目前的研究热点之一。为了提高数字波束赋形系统对空间资源的利用率,本文设计了一个数字波束赋形系统,再设计一个宽角扫描相控阵天线。为了实现宽角扫描相控阵,先设计一个各向同性天线,然后再在此基础上设计了一个E和H面都是宽波束的方向图可重构天线,最后用其中的前向辐射状态组成了一个十六元的宽角扫描相控阵天线。本文的主要工作如下:一、根据相控阵天线的原理,在软件无线电平台上设计了一个数字波束赋形系统。这个系统主要由数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)、正交变频模块和射频前端等组成。然后在Satimo近场天线暗室中将待测系统的一个接收端接入测量系统,直接测量出了数字相控阵系统的辐射方向图。二、提出了一种新颖的各向同性倾角偶极子天线。通过在倾角偶极子两侧加入寄生贴片,大大地拓宽天线E面的辐射,天线在全空间的各向同性提高了约5d B。由于使用印制平行双线馈电,并且受倾角偶极子的V形电流影响,同轴馈线外导体的电流呈现为弱的环流,天线无需巴伦。天线各向同性能达1.57d B,是现有公开报道的文献中最好的。三、提出了一种新颖的宽波束方向图可重构倾角偶极子天线。利用方向图叠加的思想,在设计的各向同性倾角偶极子的基础上,加宽了寄生贴片的宽度,由于存在一对长槽,天线的参考地起了引向器的作用。通过加入开关二极管,使得参考地可以从引向器切换到反射器,因而形成了两种辐射状态。在中心频率,两种辐射状态在两个主平面的波束宽度都超过了180°。四、提出了一种宽角扫描的相控阵天线。得益于性能优异的宽波束阵元,组成的E面阵列的性能比较好,具有宽角扫描、低耦合、宽阻抗带宽、宽角阻抗匹配、旁瓣较低等特性。为了较快地优化方向图,提出了相控阵天线辐射场的等效电路模型,不仅对阵列的扫描范围进行了优化,还进一步实现了高级波束赋形,如同时多波束和波束零陷。