高功率微波因具有超高峰值功率的特点在高功率微波武器、军民卫星通信、雷达等领域具有良好的应用价值。近年来随着高功率微波系统向实用化、高性能方向的发展,实现高功率微波天线的宽频带、双频段以及电控调相已经成为一项重要需求,然而现有大部分高功率微波天线还不能很好地满足这些要求。鉴于反射阵列天线在宽频带、双频段、电控调相等方面均具有一定优势,本文以其为基础天线形式,分别开展高功率容量反射阵列天线的宽频带技术、双频段技术及电控调相技术研究,以期为高功率微波辐射提供新的技术手段。论文主要工作包括以下四个方面:1、为了解决现有圆极化器功率容量较低或尺寸较大的问题,提出在过模圆波导内壁开椭圆槽结构的方案来实现高功率容量宽频带小型化圆极化器。由于槽结构可使得两正交方向极化波在宽频带内具有更大的传播常数差值,所以该圆极化器具有宽频带、小型化等优势。测试结果表明,该圆极化器在8.6~12.2 GHz内的轴比低于3 d B。仿真结果表明总长度约为3.2倍波长的圆极化器在真空中的功率容量为1.58 GW。将该圆极化器加载于喇叭天线后端形成圆极化馈源天线,满足了高功率容量宽频带圆极化反射阵列天线对馈源的设计要求。此外,基于粒子群优化算法,对平顶波束高功率容量圆极化阵列馈源天线进行了探索研究。2、分别基于全金属结构和三明治结构,提出了多种兼具高功率容量和宽频带性能的反射阵列天线,有效扩展了高功率微波天线的频带宽度。在全金属结构方面,分别基于单分支螺旋和双分支螺旋,设计了具有高功率容量、宽频带性能的反射阵列单元,并证明了双分支螺旋反射阵列单元可提升螺旋反射阵列天线的功率容量和带宽性能,设计并加工了9×9双分支螺旋反射阵列天线,对其带宽、波束指向可调、波束赋形等性能进行仿真分析与实验验证。仿真结果表明该天线在真空中的功率容量约为358 MW;测试结果表明,该天线的1-d B增益带宽约为24.2%,在8.4~11 GHz内反射系数低于-15d B。在三明治结构方面,分别基于双圆组合贴片、三圆组合贴片和椭圆贴片,研究实现了具有双谐振特性的高功率容量反射阵列单元,设计了9×9矩形栅格反射阵列天线,仿真结果表明,所设计的天线最大可实现的1-d B增益带宽约为25%,在一个大气压SF6气体环境中的功率容量为百兆瓦量级,此外,还分析了影响该类天线功率容量的关键因素,提出了改善措施。通过对所设计反射阵列单元的反射幅度性能和对应9×9反射阵列天线的相关性能进行分析,总结了高功率容量宽频带反射阵列单元的设计原则。3、基于三明治结构,提出并设计了一种高功率容量双频段反射阵列天线。根据贴片反射阵列单元在组成三明治结构前后的功率容量性能分析比较结果,对双频段反射阵列单元的结构、间距等进行优化设计,并对两个尺寸不同的椭圆贴片均采用变转角调相技术,实现了具有高功率容量、低互耦性能的双频段反射阵列单元。设计并加工测试了口面尺寸为345 mm×345 mm的双频段反射阵列天线,测试结果表明,该天线在6.2 GHz下增益为24.6 d B,在9.3 GHz下增益为27.8 d B,测量结果与仿真结果较为一致,验证了其双频段性能。仿真结果表明,在一个大气压SF6气体环境中,该天线在6.2 GHz的功率容量为136.8 MW,在9.3 GHz的功率容量为52.7 MW。通过对单频带反射阵列天线与双频段反射阵列天线的仿真方向图对比,证明了该双频段天线的低互耦性能。基于热仿真方法对该三明治结构双频段反射阵列天线的热性能进行了分析,结果表明该天线在典型的高功率微波工作模式下不会由于发热而引起性能变化。4、分别基于液晶材料和可变电容,提出并设计了两种高功率容量电控调相反射阵列天线,为提升高功率微波天线的波束扫描速度奠定了基础。在液晶材料方面,以实现高功率容量和快速调相为目标,根据液晶材料的电控特性分析结果,对反射阵列单元的结构、贴片形状、偏置线位置等关键点进行设计,实现了具有高功率容量、电控调相性能的反射阵列单元。设计并仿真分析了口面尺寸为49.5 mm×49.5 mm的Ka波段反射阵列天线,结果表明该天线在空气中的功率容量约为3.6 MW,可实现30°角波束扫描。在可变电容方面,设计了基于三明治结构的具有更快调相速度的电控调相反射阵列天线,通过在反射阵列单元内部加载三个可变电容来提升其反射幅相响应性能;通过对金属化通孔的尺寸与位置等进行分析,使得反射阵列单元的反射幅相响应、场强等性能基本不受所添加金属化通孔的影响;通过对单元结构进行设计,并将贴片和片式可变电容均放置在介质内部来提升天线的功率容量。设计并仿真分析了口面尺寸为248.6 mm×248.6 mm的X波段反射阵列天线,结果表明该天线在一个大气压SF6气体环境中的功率容量约为25 MW,可实现20°角波束扫描。此外,设计了结构简单的阵列天线电控调相控制网络,为后续实现反射阵列天线的电控波束扫描奠定了基础。