扫描天线在雷达和通信领域有广泛的应用。传统的波束扫描天线采用机械扫描的方式,其稳定性差且成形速度慢,而新型电扫描波束天线可以分成相位扫描和频率扫描两种形式,前者一般应用于高要求的军事领域,但大功耗、高成本等限制其在民用方面的发展;后者有着体积小、成本低的优势,更加适合于民用。论文结合频率扫描天线扫描原理和分形理论,设计出一种新型的基于分形的宽带频率扫描天线。将分形结构用于微带阵列天线中,利用其结构上的自相似和空间填充特性,克服了微带阵列天线回波损耗大所带来的带宽窄和增益低的缺点,其相对带宽能够达到20%,扫描范围为-45~°~+40~°。实测结果验证了分形结构能够增加天线带宽和扫描角度,同时能提高天线增益,该天线对于频率扫描天线的研究和应用具有重要意义。论文基于相关理论,综合设计了两种天线:普通的矩形贴片微带阵列和准Minkowski分形结构微带阵列。具体研究工作如下:(1)频率扫描特性和分形理论研究。研究了分形对阵列耦合的性能影响,频率扫描实现原理以及基片集成波导结构和匹配电路的设计原理。(2)两种微带阵列频率扫描天线模型的全波分析和设计。馈电结构采用基片集成波导技术,设计平面补偿馈电结构,实现了天线的低剖面和高集成特性。分形结构引入频率扫描天线提高了其带宽和增益,同时增大了其扫描范围等特性。(3)频率扫描天线的电磁特性研究和分析,侧重于扫描特性的分析。从扫描角度的范围,扫描角度的对称性,扫描角变化的线性度和增益变化四个方面分析了该频率扫描天线的特点。研究了分形结构对天线阵列电磁特性的影响。实测结果验证了所引入分形结构的有效性和模型的可行性。(4)频率扫描天线的热变形研究与分析。通过在全波分析软件HFSS中建模仿真,模拟分析阵元偏移和阵面错位情况下热变形对天线性能的影响,从天线增益和副瓣两个角度分析天线的抗热变形能力。论文提出应对热变形的措施,为其在星载环境的应用提供参考。