随着现代通信技术的迅速发展和应用,对通信系统的小型化、集成化以及高性能化提出了更高的要求。天线是通信系统中一个很重要的组成部分,其性能的好坏,会直接影响到整个系统性能的优劣。相比较其他组件,天线存在集成度低、性能不够高等缺点。因此需要研究者们去设计轻重量、成本低、易于与平面电路集成的低剖面高增益天线。另一方面,而随着通信、遥控、遥测技术的发展,单一极化方式已难满足要求。圆极化天线可以抗云、雨的干扰、侦察敌方的各种极化方式的电波以及消除由电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变影响,它在近年来受到了广泛关注。所以研究和发展小型高增益圆极化天线具有十分现实的意义。本论文的主要工作如下：首先,在传统多模基片集成谐振腔工作特性的研究基础上,提出了用于平面高增益圆极化天线设计的修正基片集成谐振腔(Modified Substrate Integrated Cavity),并给出了修正基片集成谐振腔关键结构尺寸参数与模式谐振频率之间的变化关系,为平面高增益圆极化天线的设计打下了基础。其次,回顾了时下测试圆极化天线的测试方案和背腔天线的研究背景,并基于修正SIC技术提出了平面圆极化背腔天线两种增强增益的方案。利用标准PCB工艺,在C波段设计、分析、加工、测试了一款平面高增益圆极化单元天线。实验结果验证了设计的正确性。最后,基于二维接地共面波导(GCPW:Grounded coplanar waveguide)结构,提出、设计了一种紧凑的阵列天线馈电系统,并将之和所设计的高增益圆极化单元天线高度集成在一起实现了4*4平面高增益圆极化阵列天线。实验结果表明该平面阵列天线具有超过80%的辐射效率和大于20 dBi的增益,验证了仿真设计结果,同时表明了本文所提出的平面高增益圆极化单元天线可用于平面高增益圆极化阵列天线的设计。