雨滴谱对降水研究具有十分重要的作用,雨滴谱微波探测主要建立在微波雷达的基础上,降水对发射的微波信号产生散射、吸收、衰减等效应,利用降水粒子的后向散射回波功率谱可以反演得到探测区域内的雨滴谱分布。本文从我国雨滴谱分布特性出发,分析了探测不同强度降水的雨滴谱对微波降水雷达天线性能的要求,设计出一种偏馈反射面天线,以配合微波发射与接收系统进行雨滴谱的探测。具体在以下几方面进行了研究与设计。第一、根据雨滴谱分布特性和接收机的灵敏度,讨论天线性能对降水探测能力的影响,天线增益指标要达到40dB以上才能识别高度在10km以内的降水粒子,尤其是对弱降水的识别。参考降水雷达天线,为了避免垂直指向天线积水对回波的影响以及减少馈源对反射面的遮挡,确定设计偏馈反射面天线,达到高增益、低副瓣的目的。第二、馈源方面主要设计了两款,一是轴向平行开槽圆锥波纹喇叭馈源,驻波比低于1.5,增益达到15dB,副瓣电平达到-26dB,交叉极化低;二是曲面喇叭馈源,主要是在角锥喇叭的基础上,改变标准角锥喇叭的辐射边界,采用高斯曲线对波束赋形,实现增益达到15.8dB,驻波低于1.2,3dB波束宽度为30°,E面与H面有较好的等化性,相位中心偏差小,满足反射面馈源的设计指标要求。第三、根据抛物线反射面方程进行反射面设计,根据馈源锥削电平-10dB内的张角,对比对应范围内焦径比的影响。选择焦径比为0.65,反射面天线的增益和边缘照射电平达到最佳状态,在焦径比确定的情况下,对比0.6m和0.75m反射面口径大小的影响。确定抛物线反射面几何参数,使增益达到40dB,波束宽度角1.5°,副瓣电平低于-30dB,达到K波段降水雷达天线的设计指标。本文在理论研究的基础上,结合仿真软件实现馈源和反射面的联合仿真,验证设计的天线在频率范围内增益、驻波比、波束宽度、副瓣电平、交叉极化等性能指标均达到设计要求。