相控阵雷达在观测高速运动目标、实现多种雷达功能和多目标跟踪、推远雷达作用距离等方面具有特别的优势,是当今雷达发展的主流;宽带相控阵雷达具有较高的测量精度和抗干扰能力;Vivaldi天线由于具有很好的阻抗特性和较宽的带宽,是宽带相控阵中常用的天线单元;共形相控阵由于其低剖面,有效口径大,易实现宽角扫描等优点,具备广阔的应用前景。因此本文针对超宽带Vivaldi阵列天线展开研究。本文首先对宽带相控阵和共形相控阵的研究背景,研究现状进行了介绍,并主要对宽带相控阵中常用的天线单元——Vivaldi天线的发展情况进行了介绍。之后介绍了相控阵天线的基本理论和阵列互耦原理,并提出了针对Vivaldi阵列的一种优化快速设计方法:分层设计法。其次,基于Vivaldi天线的工作原理和传统Vivaldi天线结构设计出一种超宽带全金属Vivaldi天线单元,在无限阵列环境下对天线单元的各部分阻抗进行了优化调整。最后设计出的天线单元工作频率范围为2-16GHz,具备宽频带的特性,可用作宽带相控阵天线的阵元。之后,针对Vivaldi阵列设计中常见的截断效应进行了定性分析,提出了两种有效的边缘处理方法:虚元法和波纹结构边缘。然后利用虚元法对平面Vivaldi相控阵列进行了设计,分别设计了一个1?8的线形阵列和一个8?8平面相控阵,线阵带宽为2.7GHz～16GHz,可在?45的范围内实现扫描,面阵工作带宽为3.4GHz～16GHz,在E面和H面分别能进行?45的扫描。最后,针对宽带柱形共形相控阵的设计,首先对共形阵列的分析方法进行了介绍,之后对周期结构下的全金属Vivaldi圆柱共形天线单元进行了仿真,获得共形结构下的阵元有源方向图,最后利用广义有源矢量方向图的叠加得到了共形阵列的阵列方向图。