喇叭天线具有频带宽、增益高、相位中心稳定等优点,在电磁兼容测试,超宽带雷达探测以及反射面天线馈源等领域有重要应用。但是,许多应用环境要求喇叭天线具有更宽的频带、更高的增益、圆极化特性,以及E面和H面具有相等的3 d B波束宽度等特点。这对喇叭天线的创新设计提出了很高的要求。本文针对这些需求,研究在喇叭天线中加载介质透镜,改善其性能。本文主要研究内容如下:首先,研究介质透镜加载的高增益双脊喇叭天线（Double Ridge Horn Antenna,DRHA）。依据DRHA的工作原理,研究其带宽展宽及小型化技术,并设计了一款1-18GHz的DRHA。研究发现该DRHA天线存在口面相位误差大、高频方向图分裂等问题。针对这些问题,设计了“月亮”型和锥型两款全介质透镜,并分别加载到所设计的1-18 GHz DRHA口面,从而改善口面相位分布,抑制高频方向图分裂,并提高增益。仿真结果表明,所设计的“月亮”透镜在1-18 GHz内改善了天线的方向图,且增益最大提高达到6.5 d B;该天线在带内增益为7.5-20.5 d Bi。实验结果表明,锥形介质透镜加载的DRHA在1-18 GHz频段的增益增加1-7 d B,在8-18 GHz频段的3 d B波束宽度稳定在20o左右,在工作频带内方向图稳定。所设计的两款全介质透镜可使用3D打印技术制作,具有加工简便,成本低的优点。其次,设计了一款介质极化器加载的X波段圆极化喇叭天线。设计一款能实现线圆极化转换的介质极化器;接着设计一款工作于X波段的同轴转波导喇叭天线;并将全介质极化器加载在该线极化喇叭天线的前端。该天线在X波段（8-12 GHz）的实测S11均小于-10 d B。研究发现该全介质极化器能将线极化波转换为圆极化波,天线的实测轴比（Axial Ratio,AR）在X波段内均小于3 d B。此外,该全介质极化器还将天线的实测增益提高约2 d B,在工作频段内实测增益为14.3-15.8 d Bic。天线的仿真结果与测试结果吻合,证实了该喇叭天线的宽带、圆极化及高增益特性。该全介质极化器亦使用3D打印技术制作。最后,研究了加载介质棒对喇叭天线辐射特性的影响。该介质棒由2节不同尺寸的梯形介质柱组成（εr=2.7）。研究发现,该介质棒能提高前述X波段线极化喇叭天线的增益（增益提高1.71-4.18 d B）,降低旁瓣（10 GHz时副瓣降低15 d B）,并使E面和H面方向图具有相等的3 d B波束宽度。由于该介质棒加载喇叭天线的等宽波束及低副瓣特性,其可作为馈源应用到反射面天线上。该介质棒亦可使用3D打印技术制作。