无线通信技术经过近百年的发展已经被广泛应用在各种领域,这使得天线技术在此期间得到了快速发展。相比于线极化天线,圆极化天线不仅可以接收与其旋向相同的圆极化波,而且也能接收任意极化的线极化波,具有消除极化失配的优点;此外圆极化天线无法接收与其旋向相反的圆极化波,这种极化隔离性质使其具有抑制多径干扰的优点。卫星通信和射频识别等领域就需要克服极化失配和多径干扰问题,这使得圆极化天线在这些领域倍受欢迎。由于实际工程应用的需要,展宽圆极化天线的带宽和波束宽度成为圆极化天线研究非常重要的两个方向,本文在学习和借鉴前人的研究成果后,提出了一款宽带圆极化天线和一款宽波束圆极化天线。1、本文提出了一款具有弯钩形辐射阵子的宽带圆极化交叉偶极子天线,天线采用四分之三圆环馈电结构,弯钩形辐射阵子是通过两个大小不同的椭圆相减得到,其内外曲线的长度分别约等于中心频率6.5GHz处的3倍和2.5倍的介质波长,这为辐射阵子的表面电流提供了足够长的流动路径,从而激励起行波电流,以达到展宽圆极化带宽的目的。天线采用圆柱形金属背腔替代传统的平面地板,在实现天线单向辐射的同时也具有展宽带宽的作用。仿真结果表明天线实现了94%(3.51-9.69GHz)的阻抗带宽和85%(3.80-9.42GHz)的3d B轴比带宽。2、本文提出了一款具有超表面覆层的宽波束圆极化交叉偶极子天线,通过在基本的圆极化交叉偶极子天线的上方覆盖一层“十”字形超表面结构,以达到展宽天线3d B轴比波束宽度的目的。超表面单元由介质基板、上层金属贴片和下层金属方形环组成,当电磁波穿过超表面时相当于电流流经电容和电感的并联回路。当天线工作在超表面的谐振频点时,超表面的插入损耗几乎为0d B,因此超表面覆层几乎对下方天线的阻抗带宽和轴比带宽等性能不产生影响,但是超表面会改变远场区电场幅度的分布,使得原本两个交叉的偶极子在同一垂直面的场强方向图更加相似,从而达到展宽3d B轴比波束宽度的目的。具有超表面覆层的宽波束圆极化交叉偶极子天线测量结果与仿真结果基本吻合,天线在中心频率1.575GHz处实现了142°的3d B轴比波束宽度,可应用于全球卫星导航系统中。