本文对VHF(Very High Frequency)频段天线及其配套地网的设计和优化进行了研究,使天线系统的性能达到了低频射电观测的要求,主要工作为:首先重点阐述了低频射电观测的特点和观测系统模型,根据低频段银河背景噪声和后端接收机噪声温度,计算出了天线所满足的技术指标要求;根据半波振子天线的原理和振子天线扩展工作频率的方法;使用电磁仿真软件设计出了刀片型半波振子天线,并且对天线的结构进行优化,通过增加天线面板宽度增加天线工作带宽,通过改变天线馈电部分的形状改善天线在工作带宽内的阻抗匹配情况,最终确定天线臂长1.8m,臂宽宽0.4m,馈电部分为等腰三角形,顶角为90度。然后仿真模拟了天线在四种不同地面上时的辐射特性,无地网条件下,天线在干燥土壤和沙地上增益分别是3.06dB和1.44dB,且存在明显的旁瓣和后瓣;在两种潮湿地面上,分别是4.33dB和4.25dB。针对这个问题,设计了一种金属地网,增加地网后,天线在干燥土壤和沙地地面的增益分别为4.87dB和4.97dB,潮湿土壤和沙地地面分别是4.39dB和4.40dB。并且方向图不存在明显的后瓣和旁瓣,谐振点稳定在27.0MHz和69.5MHz处,有效的稳定了天线在不同环境下的性能。最后,根据仿真结果使用铝板制作了刀片型振子天线和配套的不锈钢材料的地网,结合空心扼流巴伦对天线进行了测试,测试结果表明,天线的第一谐振频点为25.9MHz,第二谐振频点为79.4MHz,虽然与仿真结果有一些偏差,但是天线在工作频段内的电压驻波比低于仿真结果,阻抗匹配情况完全满足低频射电观测要求。