高功率微波天线作为高功率微波系统的终端体现,其优劣直接决定了高功率微波系统的性能。高功率微波的特殊性对高功率辐射天线提出了特殊要求,为此各国学者都做了大量的研究,包括早期的模式变换器+辐射喇叭、Vlasov天线、模式转换天线及现在的高功率径向线螺旋阵列天线。高功率径向线螺旋阵列天线通过采用新型的探针型式及合理的馈电网络,避免介质的引入,较大地提高了天线的功率容量。此外,采用径向线作为馈电波导实现了天线轴向尺寸的小型化,然而天线的口径效率不太理想,同时,在某些特定应用场合,有限的空间不仅要求天线的轴向尺寸短,同时还要求其横向尺寸要小,尤其是在低频段,因此本文围绕天线的口径效率,开展了L波段高功率径向线螺旋阵列天线的小型化研究,分两种情况进行了研究,一种是口径给定的天线研究,另一种是口径不定的天线研究,主要工作包括:首先,围绕增益、轴比等参量完成了L波段辐射单元天线的优化设计;然后,对给定口径(320mm)的阵列天线进行了设计,通过对阵列布局的优化设计提高了该口径上阵列天线的增益,设计了6元均匀单圆环阵,单元间距为0.65λ;理论分析表明:对于L波段320mm的口径,当阵元数增加为8个时,圆环阵列天线的增益不再增大,但我们对8元圆环阵进行数值仿真时发现,其增益较6元阵有所降低,这主要是由单元间的互耦效应引起的,鉴于此,本文利用螺旋天线间互耦的一些特性,通过合理地设计阵列布局,减小了单元间的互耦,实现了阵列天线口径效率的提高;接着,理论分析并数值模拟了圆环阵列天线的口径效率随口径减小的变化情况,这里口径减小包括两种情况:一种是单元数一定时,减小单元间距;另一种是单元间距一定时,减少单元数。并针对圆环阵列天线的口径效率随着单元间距减小而降低的情况进行了改善研究。最后,对阵列天线的功率容量进行了分析。