紧耦合阵列天线与传统的宽带阵列天线在单元间距选择上有所不同,避免了在设计时要兼顾带宽与栅瓣的问题。在传统阵列中,单元间距太大会使高频扫描时产生栅瓣,单元间距太小会引起强互耦,影响阵列带宽。而紧耦合阵列天线的单元间距略小于最高频的半波长,避免了高频在扫描时产生栅瓣;并且通过在阵元之间引入耦合电容增强互耦,抵消偶极子在低频的对地感抗,拓展最低工作频率,实现超宽带。此外,紧耦合阵列天线还具有低剖面,易于与平台共形的优点,与相控阵雷达的发展方向非常契合,受到的关注度较高,具有很高的研究价值。但是,紧耦合阵列天线在工程应用方面还面临一些挑战。本文结合紧耦合阵列天线的工程需求进行研究、设计,主要内容概括如下:1、分析了模块化紧耦合阵列天线的等效电路,通过在辐射贴片和地板之间加入电阻膜结构,抑制接地板引起的周期性短路点,从而适当提高天线高度,为采用宽带指数渐变同轴巴伦代替不平衡馈电结构提供条件。针对边缘截断效应导致有限大周期阵列部分性能恶化的问题,对比分析了加载各种抑制截断效应的方法时,阵列在法向和45°方向扫描时的有源驻波比。采用阵列边缘寄生单元加载负载的方式抑制边缘截断效应,仿真分析10×10个周期规模的有限大阵列。加工实物的测试结果表明,该阵列在5.6:1的阻抗带宽内实现±45°的波束扫描的Active VSWR<3.0。2、结合工程需求,提出一种采用分频段紧耦合阵列天线覆盖2～18GHz应用的设计方案。基于分频段设计方案,分别设计了2～6GHz和6～18GHz两种频段紧耦合阵列天线。对于高频段阵列天线,采用竖式偶极子、馈电巴伦和周期结构覆层集成设计,不仅减轻了覆层的重量,而且方便天线加工。针对低频段天线剖面较高,可能遮挡高频阵列大角度扫描波束的情况,提出了一种平面周期结构覆层。采用平面周期结构覆层替代竖式周期结构覆层,在天线实现±45°宽角扫描的前提下,将天线高度降低到原来的3/4。高低频段共同组阵的仿真结果验证了设计的可行性。3、研究了紧耦合技术在非相扫天线中的应用。（1）将紧耦合结构与传统全向天线设计方法相结合,提出了一种宽带垂直极化全向天线。该天线利用紧耦合阵列的宽带特性采用一维紧耦合阵列作为天线的子阵,并由方位面均匀分布的四个子阵形成全向辐射。测试结果表明所提出的垂直极化全向天线实现了93%的相对带宽和8d Bi的最大增益,同时全向辐射方向图的不圆度小于2.5d B。（2）基于紧耦合思想,设计了一款宽带圆极化天线。该天线利用双偏置式交叉偶极子单元之间的紧密耦合提升单元带宽。根据圆极化天线的设计原理,设计了一款具有宽带等幅和90°相差的馈电网络,激励上述偶极子单元。仿真和测试结果表明,所提出的宽带圆极化天线的阻抗带宽（VSWR<2）的带宽是102.7%,轴比带宽为94.2%,阻抗和轴比重叠带宽达到94.2%,增益约为6d Bi。4、基于紧耦合阵列天线对吸波表面的应用需求,研究了宽带吸波器的设计。根据开口谐振环的频率响应特性,将集总电阻加载到周期性开口谐振环上形成吸波结构。针对单一尺寸开口谐振环构成的吸波器工作带宽较窄的情况,提出采用多个不同尺寸的开口谐振环按照相同的周期随机排列组合,形成多谐振环吸波结构。该结构将多个单谐振环的工作带宽合并,表现出宽带吸波特性。仿真并加工了一个具有10×10个周期单元,剖面高度为2.8mm的吸波器样品。测试结果表明,该吸波器在7.9～18GHz带宽范围内对法向入射电磁波吸收率大于80%。