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超宽带高功率电磁脉冲技术具有脉冲前沿上升时间短、峰值功率高、工作频带宽等特点,具有很高的军事和民用应用价值。TEM喇叭天线是典型的超宽带脉冲辐射天线之一,具有超宽带、稳定的定向性等特点,本文将针对TEM喇叭天线性能的提高做深入研究。本文简要介绍了超宽带电磁脉冲天线的发展状况,给出了几种常见的电磁脉冲天线,将天线特性进行比对,确定TEM喇叭天线作为本文的研究对象。介绍了超宽带天线的辐射信号和天线的相关性能指标,从辐射特性、频率响应及阻抗特性三个方面分析了TEM喇叭天线的基本理论。分析了介质加载喇叭天线的基本理论,对介质加载TEM喇叭天线做了深入研究,设计了介质填充、口面拉伸、球面加载三种介质加载型TEM喇叭天线,并利用CST Microwave Studio?软件进行了仿真分析。首先,设计了介质填充式加载TEM喇叭天线,采用介质加载后可以有效地降低天线工作频率,提高天线增益,天线带宽为5GHz-64GHz,最高增益为18dB;利用介质杆天线的思想,设计了口面拉伸介质加载TEM喇叭天线,带宽为5.7GHz-65.4GHz,最高增益为18.7dB,天线特性得到进一步改善;在口面拉伸型天线的基础上,结合球面介质透镜的工作原理,设计了球面加载TEM喇叭天线,带宽为4GHz-66GHz(倍频带宽为16.5:1),最高增益为24.1dB,与传统TEM喇叭天线相比,工作带宽提高了65%,最高增益提高了50%。最后,结合已分析的介质加载TEM喇叭天线特性,提出了一种超宽带、小型化TEM喇叭天线——离散介质条加载TEM喇叭天线。该天线的金属板具有双顶角结构,同时按照指数曲线进行弯折以实现小型化的效果,并采用介质加载技术提高天线增益。制作了天线实物,并在微波暗室中进行了天线性能测量,测得天线的工作带宽为0.68GHz-6.9GHz,与传统TEM喇叭天线相比,天线的最低工作频率下降了55%,实现了小型化的设计目的。