科技发展日新月异,人类对于宇宙的探索不断深入,射电天文望远镜是人类探索宇宙的主要仪器,其性能显得格外重要。灵敏度和带宽是望远镜接收系统的两个重要指标,灵敏度决定着望远镜接收微弱信号的能力,带宽决定着科学探索的范围,传统的单倍频带宽的接收系统已远远不能满足各种新的科学探索的需求。因此,高灵敏度超宽是新一代射电望远镜接收系统的必然发展趋势。馈源喇叭作为射电天文望远镜的核心部件之一,辐射方向图很大程度上影响着接收系统的灵敏度,同时馈源带宽也限制着接收系统的带宽,一直是射电天文方向的研究热点。本课题针对新一代射电望远镜的需求,进行了高性能超宽带馈源的设计研究工作,设计制作测试了一款3.5倍频的高性能馈源。对馈源进行了相应的理论分析与设计,采用一种快捷的设计方法进行优化设计,利用粒子群优化(PSO)算法在系统口径效率与辐射溢出之间找到一个折中点,使系统灵敏度最优。馈源结构以四脊喇叭为基础,由多个样条点拟合而成,通过样条函数的不连续结构引入不同比值的高次模,以产生所需的方向图。测试结果显示馈源在整个工作频带内两个端口回波损耗均优于10dB,隔离度优于30dB。运用于照射角为62°的15m标准主焦天线上时天线平均口径效率优于63%,低温等效噪声温度贡献在5K-30K,接收系统平均灵敏度优于4.6m~2/k,满足设计指标,符合技术需求,填补了国内高性能馈源喇叭的空白。该馈源还可放大或缩小至其它频段,对将来高灵敏度超宽带射电望远镜馈源的设计有重要的指导意义。