随着无线电技术设备的迅速发展,对数据的传输速率和雷达的探测精度提出了挑战。在雷达成像系统中,天线的波束宽度决定了距离向和方位向分辨力的大小。利用不同的极化方式对同一个物体进行识别,可以获取目标更多的特征信息。双极化天线由于可以在同一个频带内实现极化分集,并且能够有效的避免多径衰落的影响,广泛的应用于卫星通信、雷达探测系统等诸多领域。本文以微波成像的工程需求为研究背景,集中讨论了双极化微带贴片天线阵列的设计流程。基于微带贴片的辐射机理,估算天线的尺寸,分析双极化天线不同馈电技术的利弊。根据指标的要求,确定天线单元的结构及阵列的排布方式和规模。针对天线单元隔离度和交叉极化达不到指标的情况,提出了改进的方案。创新采用分层馈电的设计组阵,利用阵列加权的理论控制副瓣电平,优化设计两维极化的功率分配网络,最终完成了4?8阵列的仿真和优化。仿真结果显示双缝隙耦合馈电的多层贴片天线有效的提高了阻抗带宽,金属化隔离过孔的引入改善了端口隔离度,利用镜像馈电的方式降低了交叉极化的水平,不等幅馈电的技术实现了低副瓣电平的要求。文章讨论了天线的加工方案,该天线符合加工工艺的要求,可以用于实际工程。