为了提升高功率微波辐射天线的带宽，提出并设计了一种X波段高功率圆极化反射阵列天线，该天线采用喇叭天线作为馈源，阵列天线单元由可旋转金属双螺旋线构成，通过旋转螺旋线可以实现360°的相位补偿，同时反射损耗极小。设计了15×15矩形栅格螺旋反射阵列天线，全波仿真结果表明：该口径为315 mm的阵列天线在中心频点9.3 GHz下，增益为28 dB，轴比为0.53 dB，口径效率为52.6%；在8.5~10.9 GHz的频带范围内增益大于26.8 dB，轴比小于1.14 dB，1 dB增益带宽和40%以上口径效率带宽均大于21%；在真空中所能承受的最大功率约为207 MW。

设计了一种差分开关振荡器，能够产生中心频率300 MHz的差分衰减振荡信号，并研制了基于差分开关振荡器和螺旋天线的辐射系统。首先将相同中心频率的差分开关振荡器与单端开关振荡器对比，表明差分开关振荡器的耐压和输出电压是单端开关振荡器的两倍；然后介绍了差分开关振荡器的设计方案，对其阻抗特性和静电场分布进行了分析，仿真了其瞬态工作过程；之后根据差分开关振荡器的输出形式，研制了一种差分注入的螺旋天线，作为系统的辐射天线；最后介绍了该差分型辐射系统在不同辐射距离，不同充气气压下的实验结果，并与单端型辐射系统进行了对比。结果表明，该辐射系统能够产生中心频率300 MHz，百分比带宽约20%的高功率宽带电磁脉冲，最大辐射场强约18 kV/m，有效电势约110 kV，场强与单端型辐射系统相比近似提高了1倍。

基于T2模四臂螺旋，提出一种新型的全向圆极化天线。T2模全向圆极化天线无需采用复杂的馈电网络，而采用同轴线直接馈电，即同轴电缆的内、外导体依次交替馈电至天线的四个螺旋臂，巧妙实现了T2模四臂螺旋的馈电相位要求(0°-180°-0°-180°)；为了提高天线的辐射效率，螺旋线采用线宽捷变技术（即螺旋臂的前面部分窄、后面部分宽）；为了保持天线的圆极化特性，螺旋线末端加载吸收导线。对天线进行了仿真和测试，两者结果吻合好，天线的实测增益为10.5 dBi、轴比为1.3 dB，水平圆度为2.3 dB。

研究了一种X波段16单元矩形径向线螺旋阵列天线。介绍了该矩形阵列天线的提出背景以及工作原理，分析了两种电磁耦合探针在X波段的耦合特性，开展了扼流结构与电磁耦合探针的协同设计，设计并数值模拟了中心频率为9.3 GHz的16单元矩形径向线螺旋阵列天线，并进行实验测试。测试结果表明：该口径为96 mm×96 mm的天线在中心频率9.3 GHz下，增益为19.51 dB，轴向轴比值1.05，驻波系数1.17。

为了实现复杂电磁环境下电晕放电辐射信号的探测，从信号特征入手，通过对电晕电流的计算和模拟实验，揭示了电晕放电的时、频域特征。在分析自然环境下噪声频率分布规律的基础上，设计了窄频段探测技术，通过设计特定频段的定向天线、增加高频宽带低噪声放大器、应用数字处理终端等方式，搭建了高灵敏度的微弱信号探测系统，成功探测到自然环境中600 m外的电晕放电辐射信号。实验结果充分证明了电晕放电辐射信号的远距离探测的可行性，为电晕放电目标探测提供了重要的技术手段。

飞行器以高超声速再入大气层返回地球时，飞行器周围形成等离子体鞘套，等离子体会影响电磁波的传播特性，严重时通信甚至完全中断。从理论上分析了外加磁场时电磁波与等离子体的相互作用机理，提出了利用永磁体和螺旋天线一体式的设计方式，即“磁窗天线”，并研究了在等离子体环境中螺旋天线和磁窗天线的性能，仿真结果表明，利用永磁体和螺旋天线一体式设计的磁窗天线，可以减弱等离子体对天线性能的影响，这为解决飞行器再入通信中断问题提供了一种有效途径。

为实现机械相控阵列天线的波束扫描，采用直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位。利用数字信号处理芯片TMS320F2812设计了直流电机位置控制系统，介绍了控制系统的硬件设计方案、控制策略及软件设计方案。针对直流电机驱动的螺旋天线单元位置控制系统，研究了模糊PID控制算法，并把它应用到控制系统中。实验结果表明，所开发的位置控制系统结构简单，具有响应时间短、无位置超调、定位精度高等良好的控制性能，能够满足螺旋天线单元快速、准确的相位控制要求。

加载电磁带隙的平切圆锥等角螺旋(EAS-EBG)天线可以在很宽的频带范围内提高辐射增益。建立了平切等角螺旋锥体(EAS)天线的基本模型，并用HFSS对其进行了仿真。研究了一种加载电磁带隙结构的平切圆锥等角螺旋锥体天线。该天线是在保持原平切等角螺旋锥体天线外形不变的情况下，加载了小型化的电磁带隙结构，以提高增益并保持共形化。仿真结果表明:加载电磁带隙结构的模型增益在5～12 GHz带宽下可以提高1～3 dB，并且轴比特性基本不变。

分析设计了一种适用于高功率阵列天线辐射单元的短螺旋-圆锥喇叭天线。数值模拟分析了不同单元间距下的短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦大小，并与短螺旋天线的互耦大小进行比较，结果表明：当单元间距等于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦与短螺旋天线相当；当单元间距小于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦比短螺旋天线略大；而当单元间距大于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦较短螺旋天线小。在此基础上，设计了口径大小为1λ、可用于阵列天线组阵的短螺旋-圆锥喇叭天线。该天线的方向性系数与同等口面下的短螺旋天线相比提高了1 dB，副瓣电平降低了约7 dB,互耦系数降低了约3 dB，一定程度地减小了单元之间的互耦。