由于产生高功率微波的物理机制以及高功率微波源工艺结构的固有限制,各种高功率微波源都有其功率上限。因此,利用空间功率合成技术提高等效辐射功率的方法,越来越受到研究人员的关注,而用于空间功率合成的单源辐射系统是一项必须攻克的关键技术,其中波束扫描天线是其关键组成部分。在此背景下,本文对可与旋转透镜匹配的径向线缝隙阵列天线(RLSA)进行了研究,并将其作为旋转透镜波束扫描天线系统的馈源,为研究和设计高性能的紧凑型高功率微波波束扫描天线奠定基础。论文的主要工作和结果如下:1.波束倾斜的圆极化径向线缝隙螺旋阵列天线研究。波束倾斜的圆极化径向线缝隙阵列天线与一层相移透镜配合即可实现二维扫描,因此首先对波束倾斜的圆极化径向线缝隙阵列天线进行了研究。依据径向线缝隙阵列天线的基本理论,利用简化的矩形波导模型,设计了全金属的径向线慢波结构,分析了圆极化辐射单元的基本原理和设计方法,推导了波束倾斜的螺旋阵列的阵列排布规律。高功率微波通过同轴端口TEM模馈入,以圆极化形式辐射输出,并且实现了波束主瓣与法线方向偏转某一固定角度。数值仿真结果表明,本文设计的中心频率14.25 GHz、口径600 mm、主瓣偏转角度10°的圆极化径向线缝隙螺旋阵列天线,增益为35.6 dB,对应口径效率45.28%,主瓣与法线偏转角度为10°,主瓣处轴比0.98 dB。然后,将该天线与一层相移透镜配合,进行联合仿真。数值仿真结果表明,该天线系统可以实现辐射主瓣在俯仰角20°范围内的偏转,增益保持在35.1 dB以上,对应口径效率41.3%,主瓣处轴比保持在0.867 dB以内,功率容量达到GW量级。2.轴向辐射的圆极化径向线缝隙同心阵列天线研究。为了提高径向线缝隙阵列天线馈源的口径效率,对同心阵列布局的径向线缝隙阵列天线进行了研究。依据径向线缝隙同心阵列天线的基本理论,利用数值计算的方法,证明该阵列排布具有高增益、低旁瓣的特性,具有良好的远场方向性,更高的口径效率,在高功率微波领域具有很好的应有前景。利用等效电路原理,计算了口径面上缝隙单元的阻抗分布,得到缝隙的归一化等效电阻与该缝隙所在的径向位置的关系;建立模型提取等效电参数,推导出归一化等效电阻与辐射单元结构参数的对应关系。数值仿真结果表明,本文设计的中心频率14.25 GHz、口径600 mm的圆极化径向线缝隙同心阵列天线,增益为37.07 dB,对应口径效率70%,主瓣处轴比0.055 dB。然后,将该天线分别与一层、两层相移透镜配合,进行联合仿真。数值仿真结果表明,该天线系统可以实现辐射主瓣在俯仰角20°范围内的偏转,增益保持在36.6 dB以上,对应口径效率57%,主瓣处轴比保持在0.16 dB以内,功率容量达到GW量级。3.线极化辐射单元径向线缝隙同心阵列天线研究。为了探索基于驻波阵的径向线缝隙阵列天线设计,提出并研究了一种基于线极化辐射单元的径向线缝隙同心阵列天线。设计了一种线极化基本辐射单元,并以同心阵列的形式排布辐射单元,使天线口径面电场线沿?方向分布;依据等效电路原理,计算了口径面上缝隙单元的阻抗分布;建立模型提取等效电参数,获得每一圈线极化辐射单元的结构参数,并在此基础上设计出中心频率14.25 GHz、口径600 mm的线极化径向线缝隙同心阵列天线。数值仿真结果表明,该天线能以TEM模式辐射微波,方向图呈现环状,主瓣位于1.8°,最大增益31.61 dB,旁瓣-16.8 dB。然后,配合两层相移透镜,进行联合仿真,获得实心波束。数值仿真结果表明,该天线系统远场方向图为轴向最大的实心方向图,最大增益36.8 dB,对应口径效率59.7%,主瓣处轴比2.61 dB。最后,配合三层相移透镜,进行联合仿真,以实现二维波束扫描功能。数值仿真结果表明,该天线系统可以实现辐射主瓣在俯仰角20°范围内的偏转,增益保持在35.15 dB以上,对应口径效率40.8%,主瓣处轴比保持在0.32 dB以内。