作为高功率微波系统的终端,高功率微波天线系统性能的好坏直接影响着整个高功率微波系统的性能优劣。在其发展过程中,人们除了对于天线系统在实现高功率容量、高增益以及高效率等方面进行了深入研究并取得了一定进展外,也开始关注高功率微波天线在实现小型化、轻型化等方面的问题。以径向线作为馈电波导的阵列天线因其体积小、重量轻、效率高等特点,从二十世纪90年代就受到了广泛关注和快速发展。近年来,有学者通过采用电磁组合耦合探针,成功地将径向线阵列天线引入到了高功率微波领域。并提出了组合式径向线螺旋阵列天线的设计思想,即以具有组合性的矩形径向线子阵为核心,通过多路功分网络将多个子阵进行紧密拼接以形成大型阵列天线,从而达到实现高增益阵列天线的目的。但是,若要实现更大的增益,则需要更多的子阵进行组合,这就会造成功分网络结构复杂,同时也会引入较大的插入损耗。因此,为了在实现较高增益的同时尽可能减小天线系统插入损耗,本文提出通过增大单个子阵的单元数目来提高增益,减少功率分配网络的级联的方案,从而达到降低插入损耗的目的。本文首先对研究过程中所涉及的相关理论进行了学习总结,包括阵列天线基础理论、径向线传输特性、探针耦合原理等。同时,对组合式径向线螺旋阵列天线的原理也进行了学习,认识到了馈电系统设计中的难点：由于径向线内微波传输特性,随着阵面的不断扩大,径向线内微波传输不再均匀,导致其馈电系统很难实现等幅输出。因此,如何实现多单元径向线子阵馈电系统的等幅输出是研究的重点问题。为了实现多单元子阵馈电系统的等幅输出,采用符合要求的探针形式是设计中的首要问题。本文对现有几种形式探针进行了仿真分析,总结了探针尺寸变化对耦合特性影响的规律。在此基础上,提出了三种耦合量较小的探针形式,并对其进行了仿真研究,掌握了其耦合规律。通过新型耦合探针的使用,首次实现了64单元矩形栅格以及66单元三角形栅格径向线子阵馈电系统的等幅输出。并通过实验验证了多单元矩形栅格径向线子阵馈电系统设计的可行性。之后,对66单元三角形栅格径向线子阵研究中遇到的问题及结果进行了分析研究,提出了改善探针幅频特性及径向线内微波传输均匀性的优化方案。并以此对66单元子阵馈电系统进行了优化设计和实验研究,测试结果显示,中心频率处阵列反射为0.084,辐射增益为25.19dB,轴比0.82dB,证明了多单元三角形栅格径向线子阵馈电系统设计的可行性。基于以上各子阵的研究成果,又进一步对具有更多单元数目的92单元三角形栅格径向线子阵的馈电系统进行了探索研究。成功完成了92单元三角形栅格径向线子阵馈电系统的设计,实验结果表明,该多单元径向线子阵中心频率处的反射为0.052,增益为25.23dB,轴比0.45dB,可实现了微波的圆极化辐射。