双极化基站天线单元是高性能基站阵列天线研究和设计的基础,其特性直接影响阵列特性。多系统共站的需求以及微蜂窝的快速发展对双极化基站天线单元的研制提出了宽带化和小型化的设计要求。双极化基站天线的高增益特性通常通过电尺寸较大的反射板来获得,这就使得在不降低天线原有性能的基础上实现宽带小型化变得尤为困难。　　本文首先调研了双极化基站天线单元的现有形式,总结其发展趋势和设计要求;接着介绍了极化分集的基本理论以及双极化的定义和测量,简要给出了双极化基站天线单元的主要电性能参数,最后重点介绍了三种基本单元的基础理论、馈电技巧以及双极化辐射原理。在此基础上,本文主要开展了如下的工作:　　第一,对贴片天线、印刷振子和介质谐振天线这三种具有代表性的双极化辐射单元进行建模和仿真计算,根据计算结果对它们的电路特性和辐射特性进行对比分析,最后总结了它们应用于基站天线阵列时的优缺点。　　第二,对广泛应用于商用基站天线的双极化压铸振子的理论基础进行了验证式的探究。重点介绍了振子巴伦的基本原理以及辐射臂形状对振子特性的影响,通过仿真研究其双极化特性和辐射方向图特性,最后总结了双极化压铸振子的设计思路。　　第三,设计了两款满足指标要求的小型化双极化基站天线单元。从技术难点出发介绍了设计的思路,最后在压铸振子基础上引入寄生单元加引向单元的组合结构解决了技术难点,并且加工了天线实物。对于小型化基站天线单元,其整体尺寸较参考天线1减小了24％,天线增益提高约1dB;对于宽带小型化基站天线,其驻波比在1.71-2.69GHz的工作带宽内小于1.4,端口隔离度大于21dB,实测天线增益在整个频带内大于8dB,半功率波束宽度在70°±5°范围内,而整体尺寸只有0.513λ0×0.513λ0×0.388λ0。