有关锥形波束的研究最早要追溯到1960年J。D。Dyson和P。E。Mayes的研究，他们为了抑制远场方向图中的轴向场，采用了两种平衡模并对螺旋天线产生对称激励从而产生锥形波束[6]。平衡激励方式如图1。2所示。圆锥螺旋天线的尺寸通常会设计的比较大，这是为了减小螺旋天线种的反向电流，从而降低交叉极化电平。1983年，H。Nakano等人利用积分方程方法详细分析了四臂阿基米德螺旋平面天线在平衡模馈电下的远场方向图，他们所运用的馈电方式以及该天线产生锥形波束的原理与圆锥螺旋天线大致相同[16]。直到2003年，O。Daeyoung等人才设计制作出了首个真正意义上的阿基米德平面螺旋天线。78740

为了满足现代移动通信的方向图全向辐射和宽带工作方面的需求，学者们相继提出了平面单极子天线、宽缝天线和微带天线[10-13]。虽然微带贴片天线的阻抗带宽与其他天线相比比较窄，但是它可以在其工作频率内提供十分稳定的方向图。与此同时它的优点还有尺寸小，容易加工等等。J。Huang于1984年首次提出了利用圆形微带贴片的TMn1模式产生了圆极化的锥形波束[14]。圆贴片TM2l和TM31模式的每个场分量与径向对称分量的相位的差值总是在180°左右，所以在远场可以产生锥形波束，再通过运用多馈点技术就可以实现圆极化。但是其在高次模下天线带宽只有4%，因此对于实际应用，需要外加匹配电路，从而其馈电网络较为复杂。T。Hori、N。Terada和K。Kagoshima通过对加载寄生单元的方法将其天线带宽提高至8%[15]。为了进一步提高带宽，可使用类似于TM01模和TM02模的圆形贴片。当圆形贴片的TM01模与短路方形贴片天线的单极子贴片以电容耦合的方式被激励时，就可以分别获得52%和50%的带宽。

1997年，Y。J．Guo等人在上述方法的基础上作出了一定的优化与改善，他们采用圆贴片的TM02模来实现周向绝对对称的具有线极化特性的空心波束，并使阻抗带宽达到3。3％，增益达到4。2dB，倾角达到32°。同年，L。Economou和R。Langley采用了了类似的设计，即采用圆形贴片的TM01模来实现空心波束天线。有所不同的是，他们加载了一个等效的项加载单极子天线来处理圆贴片天线，在不使用任何外加电匹配电路的情况下，阻抗带宽可以达到5％。论文网

学者们为了进一步提高阻抗带宽并减小天线尺寸，结合了耦合馈电和短路柱的方法，对方形环进行馈电激励。然而这些方法会使天线上的TM01模的电流分布产生畸变，对交叉极化性能产生影响。因此除此之外，还装载了一些应用环结构以及带有缝隙贴片的结构来实现。

波导缝隙天线阵紧凑的结构、高效率的辐射特性、大容量的功率以及微小的损耗使得它被广泛应用在各类微波毫米波系统中。其中，具有圆极化特性的径向波导缝隙天线是一种将一些具有相同辐射特性的、尺寸大小完全相同的缝隙天线单元按径向对称的方式排布在径向波导的多个同心圆外周上的波导，这与锥形波束特有的径向对称性不谋而合，因此能轻易产生锥形波束。天线设计过程中运用矩形波导的理论可以很简单地对天线中缝隙对加以设计。从1985年开始M。Ando就开始研究径向波导缝隙天线，但是主要的研究目的是为了实现高收益的笔状波束天线。直到1994年，J。Takada,K。Ito和M。Ando等人才第一次运用这一类天线来实现锥形波束。大致原理为用同轴线对波导的进行中心馈电时，这样可以激励起波导中的TEM模式，通过这种径向对称的圆周排布可以确保在远场方向图中锥形波束的形成。

阵列组成法是设计实现锥形波束的天线的另一种重要的方法。其原理是将非锥状波束天线单元以径向对称的方式布置，形成径向反向电流分布，抵消远场方向分量，从而产生锥形波束天线，如图1。3(a)所示。圆极化径向波导缝隙天线产生锥形波束的原理在本质上也同理。1969年，K。Ito，J。P。Daniel和J。M。Lenormand等人用耦合馈电的方式同时对电偶极子和磁偶极子进行激励，实现了历史上首例阵列形式的能够产生锥形波束的圆极化天线，其阻抗带宽达到9。5％。与H。John的工作相比提高了一倍的阻抗带宽。1989年M。Cai和M。Ito将多边形环状天线引入天线的设计，并通过一个装载延迟线的功分器实现了90°相位差以实现圆极化。相比前面的结构，阻抗带宽提高到16％。1997年E。M。Ibrahim等人利用这个原理设计出了一类能在水平极化的前提下产生锥形波束的天线