毫米波段的天线对于实现下一代5G无线蜂窝网络技术和物联网技术至关重要,由于具有很宽的可用带宽,电磁频谱可通过数千兆位每秒的速率传输数据,因此可增加系统容量,在现代无线通信系统特别是在未来5G通信网络中具有举足轻重的作用。与此同时,卫星通信系统也可以实现天地海的全天候链接,而圆极化天线是卫星通信系统的重要组成部分,由于圆极化天线受法拉第旋转效应的影响小而且接收天线与发射天线之间不需要保持方向一致,移动性强,可以接受任意线极化波,发射波也能被任意线极化天线接受。这些优良的特性使得圆极化天线成为现代无线通信尤其是卫星通信和定位领域中不可或缺的部件。同时,由于微带天线自身拥有很多优势所以特别适合制作圆极化天线,但是常见的单层微带圆极化贴片天线的阻抗带宽或轴比带宽较窄,平均增益在5dBic以下,为了解决这个问题,本文中采用层叠天线来展宽阻抗带宽,提高天线增益,本文的研究成果包括以下内容:1、首先提出两款宽带圆极化天线单元,这两款天线馈电结构相同,底层都是微带环馈线,该微带环馈线包括四个相位枝节转换器,每个转换器能保证90度的相位差,中间是开有十字缝隙的接地平面,最上层的金属层是辐射金属表面,两款天线单元的区别是具有不同的辐射金属贴片结构,第一款微带圆极化天线表面是2×2的正方形矩阵,第二款是在正方形贴片结构的基础上增加了矩形枝节的2×2贴片阵列,第二款天线在一款天线的基础上提高了增益,两款天线的阻抗带宽都达到30%以上,而且轴比带宽都超过10%,两款天线在整个频带范围内的平均增益都大于5dBic,天线的仿真和测试结果将在下文中展开讨论。2、在提出的两款天线单元的基础上设计了天线阵列,阵列天线分别采用两款天线单元的作为基本结构,利用输出功率和相位相等的T型功分器将天线单元组成2×2的天线阵列,组成阵列的天线最高增益将达到12dBic,对两款阵列天线也进行了加工测试,这两款天线阵列加工后的测试结果与仿真结果较为吻合。由于组成阵列之后的圆极化天线的性能良好,所以天线阵列也可以作为天线单元组成更大的天线阵列,为了验证天线阵列的性能,我们将原来由单元A组成的2×2的天线阵列作为单元组成了2×4和4×4的天线阵列,2×4天线阵列的增益可以达到15dBic以上,4×4的天线阵列的轴比带宽可达到14%。3、在宽带圆极化天线单元的基础上改变了最上层的辐射贴片结构,然后提出了双频圆极化天线,该天线的辐射表面有两套嵌套结构,其中内层辐射结构是矩形贴片,外层辐射结构是带有枝节的开口方形环,通过一个馈电端口进行单端口馈电,可以在两频段内都产生右旋圆极化辐射波,在两个频段内的轴比带宽都大于7%,而且两个频段内的增益都大于5dBic。