本文的主要工作是天线三维辐射方向图的近似计算方法。通过实测方法获得天线的三维辐射方向图不仅工作量大,且往往仅能测得有限多个面上的辐射方向图。而根据E面和H面方向图计算天线的方向性系数,准确度往往受所选择经验公式的制约。因此需要通过一些近似算法,对天线的三维辐射方向图进行近似计算,并可根据所得到的三维辐射方向图积分计算较为精确的天线方向性系数。本文首先提出一种新的近似算法,根据取样点与E面和H面间的距离确定权函数,取样点处场强值由权函数与E面和H面方向图共同确定,以近似计算天线的三维辐射方向图。使用此近似算法分别对全向天线和定向天线的三维辐射方向图进行了近似计算,并计算了近似结果与理论结果间的误差。文中还比较了本文算法和其它两种已知算法的近似结果与理论结果间的误差,结果表明,本文算法的误差较小,可以精确有效地计算天线的近似三维辐射方向图。根据本文算法所得到的三维辐射方向图,计算了天线的方向性系数,所得结果与理论值吻合良好。本文还研究了作为ATR(Antenna Test Range)系统接收天线的超宽带双圆极化天线阵列中的天线单元——Vivaldi天线的设计。仿真优化设计了两个Vivaldi天线单元,分别工作于0.6~8GHz和1~12.5GHz频段。使用两种不同形式的渐变槽线来实现这两个天线,加工制作了天线实物,进行了实验测量,还给出了仿真和实测结果。所设计的两个Vivaldi天线基本满足了设计要求。