随着无线通信系统的发展,大量的无线应用促进了高性能天线的发展,同时也需要保证相应的测量技术以准确评估天线的性能。在近场测量中,探头天线起着至关重要的作用,一直是天线领域的研究热点之一。Vivaldi天线由于其宽频带、辐射方向图对称、交叉极化低等特性而受到广泛的关注。本文将Vivaldi天线作为探头天线,针对其辐射和散射特性,对天线的小型化和低散射技术进行了分析、设计和实验验证。论文工作主要包括以下三个部分:（1）通过对Vivaldi天线的指数渐变槽线和微带馈电结构进行分析优化,设计了一款传统的Vivaldi天线作为参考天线,其工作频率范围从1.7 GHz至7 GHz,天线单元的增益为6dBi至11.1 dBi,交叉极化小于-25 dB,天线电尺寸为0.8380×0.7360（0为最低频率对应波长）（2）提出并验证了两种小型化的双极化Vivaldi天线及其阵列。首先,基于馈电结构的分析和改进,通过利用多级馈电匹配线,在不改变天线尺寸的情况有效的改善天线的低频特性,实现天线的小型化。设计了一款基于改进馈电结构的小型化Vivaldi天线,并以此为单元采用十字型交叉相嵌的方法进一步实现了双极化天线,其电尺寸为0.6020×0.5320（0为最低频率对应波长）,-10 dB阻抗匹配频带覆盖1.9 GHz-6.2 GHz,在此频带内增益值在4.1 dBi-10.2 dBi之间。在此基础上,利用开槽技术,在基于改进馈电结构的小型化Vivaldi天线的金属辐射面两个外侧开呈周期分布的矩形槽增加电流路径,进而在不改变天线尺寸的情况下实现对天线低频工作频段的降低,所设计的加载矩形槽的小型化双极化Vivaldi天线电尺寸为0.5380×0.4760（0为最低频率对应波长）,其工作频段为1.7 GHz-6.4 GHz,增益值在4.1dBi-10.5 dBi之间。进一步地,针对近场并行采样测试,以此加载矩形槽的小型化双极化天线为单元,设计了4单元双极化超宽带探头阵列,每个天线单元之间隔离度高于22 dB,且阻抗和辐射特性保持良好。针对以上天线单元及阵列进行了加工和测试,实测与仿真结果高度吻合。（3）提出并验证了低散射单极化和双极化Vivaldi天线。通过在天线的底部馈线附近切割一对对称但形状不规则的角槽,以及在天线的渐变指数曲线槽线附近引入一对倾斜的矩形缝隙,对单极化Vivaldi天线实现了宽带散射抑制,该天线的-10 dB阻抗匹配频段为1.5 GHz-7 GHz,增益为3 dBi-11.5 dBi,单极化低散射Vivaldi天线的雷达散射截面在1.5 GHz-2.8 GHz和3.7 GHz-6.5 GHz频带有很大的下降,在整个阻抗匹配频段平均下降6.1 dB,在2.3 GHz最大缩减为20 dB。进一步地,以此低散射单极化Vivaldi天线为基础,用十字型交叉相嵌的方法将其拓展至双极化,并通过加载互补开口谐振环的方法,当入射波为x极化时,在1.8 GHz-2.9 GHz和3.8 GHz-6 GHz频段范围内实现雷达散射截面缩减,在整个阻抗匹配频段平均下降5.4 dB,在4.5 GHz最大缩减17 dB。当入射波为y极化时,在1.8 GHz-3.3 GHz和3.7 GHz-6 GHz频段范围内实现雷达散射截面缩减,在整个阻抗匹配频段平均下降6.5 dB在4.9 GHz最大缩减15 dB。