超材料的概念自提出以来,由于其电磁特性可以通过人工设计的单元结构进行调整,可以得到自然材料所不具备的奇异电磁功能与特性,从而引发了一系列相关的研究工作。目前在理论推导和仿真方面的研究工作较为成熟,但在超材料领域的实验研究大多局限于远场宏观参数和近电场测量,由于难以隔离干扰,而较少涉及到近磁场测量。而近磁场测量可以为观察超材料的奇特电磁特性提供一种直接的观测方法。在本论文中,我们设计并制作了一个尺寸约为1/10波长,电场抑制比为20dB的近场磁探头,它可以与一个平行双板装置相结合构成矢量磁场测量系统,测量各向异性矢量磁场。在不放置样品的情况下,测量平面波和柱面波,得到了清晰的矢量场分布特征,具有良好的各向异性,验证了测量可靠性。可利用其测量超材料的经典结构单元金属分裂环,并探究磁环形偶极子的测量。基于环天线的微波矢量测量系统的实现作为一种新的表征手段,对于超材料的应用与发展起到非常重要的作用,解决了传统环天线馈电不平衡,引入干扰等问题。使得在近场测量的接收信号中,电场响应的分量较大,屏蔽干扰,实现了磁场的准确测量。磁场分布的测量为揭示电磁波与超材料之间的相互作用机制,以及微观结构元素与宏观电磁特性之间的关系提供了有力的工具。