随着射电天文技术的发展,人们对于天线提出了更宽频带和更高效率的应用需求,这就需要研发出频带更宽的馈源。四脊喇叭馈源有着馈电简单、波束可控和宽带高效率的优势,成为当前超宽带馈源研究的热点。然而四脊喇叭馈源在高频区存在着波束宽度变窄,天线口径效率下降的问题,导致其工作带宽很难超过7:1。本文针对该问题提出将介质棒加载到四脊喇叭馈源中央,以汇聚高频能量,减小高频区的辐射口径,展宽高频区辐射的波束宽度,提高高频区天线的口径效率,拓宽工作带宽。具体研究工作内容如下:(1)分析推导了介质波导内部的场分布与模式,并将介质加载于圆波导内,求解了频率和介质半径变化对于介质中能量的影响,证明了利用介质加载方法,能够将能量聚集于加载介质中这一方案的可行性。(2)以四脊喇叭和介质加载四脊喇叭初始模型为基础,开展了各几何参数对于四脊喇叭馈源传输和辐射特性影响的研究,给出了四脊喇叭和介质加载初始参数的选取原则,为介质加载四脊喇叭馈源的设计提供了依据。(3)给出了介质加载四脊喇叭馈源的设计思路和设计步骤,并完成了单层介质加载和双层介质加载两款四脊喇叭馈源的设计。单层介质加载四脊喇叭馈源在1.5-15GHz工作频带内,电压驻波比小于2:1,天线的口径效率优于50%;双层介质加载四脊喇叭馈源在1.35-18GHz工作频带内,电压驻波比小于2.5:1,天线的口径效率优于50%。(4)加工了双层介质加载四脊喇叭样机,并进行了测试验证。测试结果表明,在1.35-18GHz(13.3个倍频程)内,电压驻波比小于2.5:1,辐射性能良好,波束宽度较为稳定,E面和H面方向图等化,且实测结果与计算结果吻合良好,验证了本文分析与设计方法的正确性,其工作带宽达13.3个倍频程,远超过目前公开文献的报道。