随着现代通信对大用户容量,高速率和低时延的要求越来越高,天线在其中发挥的作用也越来越关键。多样化的需求使得更多的天线形式涌现出来。其中,圆极化天线因其可以减轻信号传播过程中的多径干扰和电磁波穿过电离层时的法拉第旋转效应,并提供给天线更多的空间取向自由度而比线极化天线更受青睐。此外,相控阵天线作为近代天线技术的一个重要组成部分,其具有单个天线所不具有的特点如:波束快速捷变能力,大波束覆盖范围,高增益等。在对快速移动目标跟踪及卫星通讯的应用中,对阵列天线的带宽、极化和宽角扫描能力的要求愈发严苛。因此,对阵列天线宽带二维大角度扫描的研究变得很有必要。传统实现阵列天线宽角扫描的方法有利用宽波束天线单元技术,宽角阻抗匹配技术等。在实际应用中,这些技术往往掣肘于工作带宽较窄,扫描维度和极化方式受限等因素。共形阵列天线在上述方面受限制较小且可以实现大范围空间波束覆盖,但往往因其体积过大而限制了其应用场合。本文基于上述问题对阵列天线宽角扫描时栅瓣的产生及抑制机理进行了研究,提出一种新的方式来展宽阵列波束扫描角,并对进一步提高天线增益及抑制副瓣的方法做了研究。论文首先介绍了阵列天线宽角扫描的研究背景,并从几种传统的阵列天线宽角扫描技术以及目前提高天线增益的方法出发介绍了研究现状。其次,讨论了阵列天线波束扫描及栅瓣抑制的基本原理并提出了一种新的基于方向图互补的宽角扫描阵列天线设计思路。然后,按照该设计思路并结合二维空间扫描及宽带工作的要求,设计了一种“恒波束”圆极化天线单元及全新的“涟漪”状天线布局,并对该布局形式的64元及256元阵列天线进行了仿真验证。加工测试的64元阵列天线表明:该设计在保证阵列天线低剖面的同时很好地实现了宽带二维大角度扫描特性:在8～9GHz工作频率,二维空间波束扫描0°～±65°的范围内,最小增益起伏1.61dB,有源驻波比基本小于2,主波束内轴比小于2.5dB。最后,对提升阵列天线增益及抑制副瓣的方法做了研究,设计了一种基于高阻抗表面的碗形金属反射板。并仿真比较了加载具有相同口径的碗形高阻抗表面反射板,碗形光滑反射板和圆平面反射板对一个2×2阵列天线的性能影响。仿真结果表明:在7.5～9.5GHz频率范围内,该高阻抗表面金属反射板与圆平面金属反射板相比,使得天线增益提升了1.1～4.2dB,中心频点8.5GHz处副瓣电平降低了约5.1dB。