为研究宇宙早期演化历史,我国正在进行探测宇宙21cm全天频谱信号的天文“鸿蒙计划”项目研究。根据全天频谱信号测量系统需求,本文开展全天频谱测量天线设计与实验研究。在全天频谱测量系统需求分析的基础上,根据测量信号频段、非频变等电性能要求,进行了项目匹配型与非匹配型两类测量系统的天线选型设计,非匹配型系统为锥形单极子天线,匹配型系统选用了平板偶极子天线;针对项目一期的地面验证型系统,开展了辐射状天线接地网络设计;进行了项目天线设计的非频变天线、宽频带匹配、电小天线与加载、地面效应消减、天线测量选址等关键技术与难点分析。针对非匹配型测量系统的锥形单极子天线,应用天线特征阻抗理论与经验公式,初步确定天线电几何参数,建立了无限大与有限大地锥形单极子天线电磁模型;应用电磁仿真、宽频带匹配、电小天线与加载等技术,采用单因素法,对天线开展仿真分析,根据天线回波损耗（S11参数）,探究了地面对天线电性能的影响,优化天线电几何参数,实现了50～200MHz工作频段内S11最大-0.625d B、谐振点233.022MHz、回波损耗曲线光滑、方向图非频变的设计目标;根据电几何参数设计结果,开展了天线锥形辐射体、介质支撑体等结构设计;天线样机制作后,开展了实验测试,在北京测试结果为:在50～200MHz内,S11<-1.5d B,谐振点约235MHz;在电磁环境优异的新疆射电观测站的测试结果为:50～200MHz内,S11<-2d B,谐振点约234MHz;两地实验测试的天线方向图均表明,所设计的天线实现了非频变设计目标。针对匹配型测量系统的平板偶极子天线,应用天线特征阻抗理论与经验公式,初步确定天线电几何参数,建立了有限大地平板偶极子天线电磁模型;应用电磁仿真、宽频带匹配等技术,采用单因素法,通过仿真分析,实现了52～105MHz频段内S11<-10d B、回波损耗曲线光滑、方向图非频变的设计目标;根据电几何参数设计结果,开展了天线馈电结构、巴伦结构、辐射片支撑结构、地面框架等天线结构设计;样机制作后的实验测试表明:在50～105MHz内,S11<-10d B,实现了非频变、宽频带匹配等设计目标。本文设计的锥形单极子天线和平板偶极子天线,能够满足项目非匹配与匹配测量系统需求,为我国天文“鸿蒙计划”项目的顺利实施,奠定了工程化天线技术基础。