随着科学技术日新月异的发展，人们对现代通信系统的要求也越来越高。天线作为新型雷达、无线通信和电子对抗等应用中不可或缺的工具，也被赋予了重要的地位和更高的技术指标要求。作为一类重要的通信天线，空馈阵列天线近年来成为了人们关注的热点。空馈阵列天线具有体积小、重量轻、馈电简单和成本低廉的设计特点，同时可扩展的波束扫描和波束赋形等功能使其在各种领域具备了广泛的应用。本文围绕卫星通信、雷达天线和空天探测等领域的应用背景，对常见的几种空馈阵列天线进行了深入的研究，系统分析总结了前人的研究成果，并结合空馈阵列天线理念设计了新型的天线单元结构。主要的研究成果均通过了实验测试且性能优良，分别可以概括为：1.对传统反射阵天线进行了系统的研究，使用平面周期结构分析了反射阵单元。设计了双频FSS结构反射阵，同时采用双层贴片单元的方法实现了宽带反射阵天线。2.提出一种新型介质反射阵列天线的概念，使用了多层介质结构，通过介质减速的原理实现了高增益天线，其性能指标能够满足较宽的频带范围。3.提出了一种双层高增益透镜天线，区别与传统的反射阵天线设计方法，其馈源传播的能量能够完美地穿透阵列，通过相位补偿的原理在目标方向形成笔形波束。