多倍频程宽带天线及其阵列在当前国内外天线领域受到越来越多的关注。Vivaldi天线是一种渐变槽线式的端射行波天线,具有较宽的频带、定向辐射特性以及相对稳定的相位中心,且结构简单,易于加工集成,适用于超宽带无线通信系统。本文主要结合研究课题,对Vivaldi天线及其阵列展开分析与研究。本文的主要工作可分为以下几个方面:首先基于矩形槽线加载、电阻加载、电阻和寄生导体共同加载三种加载技术设计出了三种工作在6-18GHz频段内的小型化Vivaldi天线单元,并对其辐射特性做了具体的分析和讨论。基于矩形槽线加载的Vivaldi天线相比于其它文献上的Vivaldi天线尺寸,能缩小百分之二十左右。基于电阻加载、电阻和寄生导体共同加载的两种Vivaldi天线单元进一步缩小了天线尺寸,可以达到百分之四十以上。随后基于平行线结构的人工电磁材料加载设计了一款高增益的Vivaldi天线单元,其最高增益能够达到11.2dBi,最低增益也能够达到6.2dBi。然后对矩形槽线加载的Vivaldi天线单元进行了加工和测试,测试结果表明在整个工作频段内,天线的电压驻波比基本小于2。在方位面,天线法线方向的增益大于5dBi,偏离法线方向±45°增益大于3dBi,天线的前后比均大于10dB。天线具有良好的超宽带特性,并且在宽频带内具有较好交叉极化和良好的定向辐射特性。最后在矩形槽线加载的Vivaldi天线单元的基础上,设计了不同形式的超宽带阵列天线。首先设计出一款阵元间距相等的12元Vivaldi阵列天线,然后在相同的天线口径下设计出一款阵元间距不相等的12元Vivaldi阵列天线。对比两种不同布阵形式下阵列天线的辐射特性。最后设计一款具有二维扫描能力的“十”字形结构的19元稀布阵列,为了更好的接收电磁能量,阵元倾斜45°放置。并对其进行加工和测试,仿真结果和测试结果相吻合,结果表明在6-18GHz内,阵列天线的有源电压驻波比小于2.5,在方位面和俯仰面内具有较好的波束扫描特性。