矩形开口波导探头普遍使用于近场扫描测量等领域,作为测量中的核心部件之一,其性能对整个系统的测量精度有着举足轻重的作用。国外一些机构已经具备了高精度校准Ka及其以下频段的矩形开口波导探头的能力,但国内由于种种原因仍达不到要求。本论文的研究课题属于中国计量科学研究院信电所电磁兼容实验室的在研项目,旨在通过优化探头自身特性来完善L、S、X波段标准矩形开口波导探头增益和方向图校准系统,填补国内相关领域的空白。本文以X波段矩形开口波导探头为代表,通过CST仿真分析探头特性,并结合在实际使用遇到的一些问题,总结出矩形波导具有回波损耗较大、口面绕射较强、辐射场强较弱、易受周围环境影响等缺点。这些在探头的校准或者应用中都会降低探头的精度。为改善这些问题,本文先比较了两种常见的介质加载的方式：完全加载和E面中心加载介质板,发现加载效果不甚理想。因此引入了加载锥削型介质这一新的加载方式,通过仿真结合实际测试证明,该加载方式有效的减小了回波损耗,比未加载介质时减小了5dB以上,改善了口面反射,增益提高了3dB以上,减小了表面电流和半功率角。基本达到优化探头的目的。最后给出了加载锥削型介质前后探头增益的不确定度,加载后不确定度仅为0.06dB。利用文中的研究结果,加载锥削型介质的OEWG探头可作为一套L、S、X波段具有高精度增益的矩形开口波导探头标准器,为近场扫描测量提供计量保证。实现高精度测量矩形开口波导探头的增益定标。解决在此频率范围的标准开口波导绝对增益和方向图的校准及量值溯源问题。