第六代移动通信系统（6th Generation Mobile Communication System,6G）作为5G通信的延伸,对通信距离、通信容量等提出了更高的要求。天线作为无线通信系统的关键器件,负责发射和接收电磁波能量,其性能直接影响着通信质量。高增益阵列天线及携带轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）的高聚焦涡旋电磁波天线在提高通信距离、信道容量等方面具有关键作用。本论文针对高增益与高聚焦微波天线技术展开研究,主要的研究内容及创新点如下:1、针对微带贴片天线存在单元耦合、微带线损耗大以及交叉极化电平高的问题,本文提出了双频双极化高增益阵列天线,通过加载过孔隔离环减小了单元之间的耦合,采用低损耗的基片集成同轴线提高了天线增益,基于小型化三端口耦合器的差分馈电网络实现了低交叉极化电平性能,采用多阶阻抗匹配馈电网络获得了宽带性能。4×4收发阵列在对应的收发频带内测试口径效率分别为40.8%、48.3%。16×24“十字形”天线阵列收发端口的测试阻抗带宽分别为22.1%（10.57-13.33 GHz）,21.1%（12.31-15.32GHz）,其中收发两个端口的隔离度在工作频率范围内均优于47.5 dB。测试结果表明,该天线阵面在收发频带内测试增益分别大于26.8 dBi、29.0dBi,测试口径效率分别大于25.0%、30.9%,交叉极化电平优于-38.3 dB,第一副瓣电平均小于-15.1 dB。另外,该天线阵可以实现±4.5°以内的扫描范围。2、为了克服双馈电微带贴片涡旋电磁波天线工作带宽窄及模态纯度低的缺点,提出了宽带高纯度的四馈电双模涡旋电磁波天线,采用四馈电结构,抑制了不同馈电点之间的耦合,增强了四个正交的TM21简并模辐射,从而提高了模态纯度和工作带宽。测试结果表明,该天线双端口的阻抗带宽为44.2%（4.75-7.40 GHz）,3 dB轴比带宽为28.33%（5.33-6.70 GHz）,对应的圆极化增益分别为5.81 dBic和6.23 dBic,其中产生的±2的OAM模态纯度大于90%。3、针对传统涡旋波束的发散性问题,提出了基于艾里OAM相位调制方法的高聚焦无衍射艾里涡旋电磁波反射阵天线,采用近场综合技术快速分析了该波束的无衍射特性。为了构建六边形晶格反射阵,设计了一个六边形双谐振单元,该单元由一个六边形环围绕一个正方形贴片构成,具有极化及入射角度不敏感的特性,可以实现360°的相位覆盖。为了验证设计的有效性,加工并测试了一个由15055个单元组成的艾里涡旋波束反射阵。测试结果表明,该反射阵在44-49GHz范围内成功地产生了+1模态的艾里涡旋波束,并证实了它的自聚焦和自愈特性。4、针对不同OAM模态的涡旋波束发散角不相等的问题,提出了双极化等发散角的双模高阶贝塞尔涡旋反射阵天线。该反射阵由两个不同的亚波长单元组成,分别位于中心圆盘区域和外环区域。位于内部区域的反射单元由一个方环和一个正八边形组成,可以获得360°的线性相位响应。位于外部区域的反射单元由微带线和双W形微带线组成,可以同时实现相位补偿和极化旋转。通过理论计算不同OAM模态的内外区域半径,可以实现不同模态相等的发散角。测试结果表明,在27-31 GHz频带内,该反射阵成功地产生了携带有x极化+1模态和y极化的+2模态的高阶贝塞尔波束。