随着综合国力的不断增强和科技水平的快速提升,射电天文技术逐渐成为一个国家尖端科技的实力的体现。在射电天文技术相关领域开展深入的研究,具有重要的政治、经济和理论意义。UWB天线是射电天文望远镜相控阵天线系统中的关键组成部分之一,其性能的好坏将直接影响系统的性能。本文是作者针对改进反拓Vivaldi天线单元的小型化和高增益设计进行的一系列研究。主要研究内容如下:(1)设计了传统指数型的高增益超宽带反拓Vivaldi天线。在传统的Vivaldi天线的设计基础上,选择设计反拓Vivaldi天线。天线实现的增益为9.5±0.3d Bi,在设计的频率35 GHz-45 GHz内S11均在-10d B以下。(2)研究了传统的反拓Vivaldi天线小型化和高增益理论。为提高传统反拓Vivaldi天线在工作频带内的增益,对传统反拓Vivaldi天线边沿设计公式进行改进,使得天线的端射方向电流得到增强,辐射性能得到有效改善。基于这一理论,设计出一款改进型的高增益超宽带反拓Vivaldi天线。这种新型Vivaldi天线,能在保留原始反拓Vivaldi天线尺寸前提下,提高增益达1.3d Bi以上。天线实现的增益为10.6±0.6 d Bi,在设计的频率S11均在-10d B以下。(3)研究了传统的反拓Vivaldi天线加载金属通孔的提高增益的设计方法和理论。为进一步提高传统反拓Vivaldi天线在工作带宽内的增益,提出了在天线辐射边缘加载金属通孔的新型反拓Vivaldi天线。这种方法设计的这款改进型的高增益超宽带Vivaldi天线,能在不改变原始反拓Vivaldi天线尺寸下,提高了2.2d Bi以上的增益,在整个工作的带宽内实现的增益为11.4±0.7 d Bi。(4)研究了表面等离子激元改善Vivaldi天线的设计方法和理论。为进一步提高所设计Vivaldi天线在工作带宽内的性能,在所设计改进型的反拓Vivaldi天线加载表面等离子激元。基于和SPP混合技术,为通信设计了高性能反拓高增益Vivaldi天线。该天线能在不改变原始反拓Vivaldi天线尺寸下,改善天线阻抗匹配和提高天线增益,为设计高性能天线提供了新思路。