天线可以实现自由空间电磁波与传输线上的导行波之间的转换,是通信系统中不可缺少的一部分。而相控阵天线具有非常灵活快速的波束控制和抗干扰能力,自上世纪初提出后便迅速成为了天线研究的热点领域。由于传统的微带相控阵天线一般扫描到超出俯仰角±50°之后指标会急剧变差,在不管是军事领域还是民用领域的应用中都有着很多的制约,因此20世纪六十年代“相控阵大角度扫描”进入了人们的视野,并且在近二十年得到了迅速的发展。目前在一维维度的大角度扫描相控阵的研究已经日趋成熟,在二维维度的大角度扫描相控阵还有很多矿可以挖。本论文基于方向图可重构技术和八木-宇田天线原理,对二维宽角扫描相控阵进行了研究,主要研究内容如下:第一章首先阐述了本文的研究背景及研究意义,然后在大量论文资料的基础上论述了大角度扫描相控阵以及二维宽角扫描相控阵的研究现状,最后安排了后续章节。第二章呈现了本文的基石,即相关理论知识,依次介绍了微波开关的基本理论、宇田-八木天线基本理论和方向图可重构及相控阵基本理论。本章为本文所有研究内容提供了理论基础。第三章首先基于电磁边界条件引入了一种新型实现方向图可重构的方法,并依此设计了一款方向图可重构天线单元。然后基于八木-宇田天线原理设计了一款四空域方向图可重构的风车形天线单元并基于该单元组建了一款三角栅格排布的二维宽角扫描相控阵天线。由方向图可重构天线单元组建的平面阵列可实现在每个空域内主波束扫描至62°以及3-dB波束覆盖至73.5°;然后对天线单元和阵列进行加工,并设计微波开关控制电路。最后进行阵列天线整体的测试。第四章基于上述风车形天线单元,改进地设计了一款八空域方向图可重构二维宽角扫描相控阵。二维宽角扫描的目标在于实现天线阵列上半空间的有效扫描,从而实现平面天线的无死角波束覆盖。因此在上述天线单元的基础上,提出了一款八空域二维宽角扫描相控阵,同时实现边射波束往0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°共8个方位角方向的大角度偏转,从而进一步实现上半空间的大角度有效扫描。电磁仿真结果显示该阵列主波束在八个空域内均可扫描至低仰角,3-dB波束更是可以覆盖至70°。第五章总结了本文的研究内容,继而提出了尚未解决的问题和未来的研究方向。