随着现代无线通信技术的飞速发展,通信电子设备的功能越来越强,集成化程度越来越高,其处理信息的能力也日益宽带化。超宽带信号以其高数据传输率、良好隐蔽性以及高分辨率等特点,广泛应用于室内近距离无线通信、现代雷达以及电子对抗等领域。未来超宽带通信技术在民用与军用领域的发展需求,使得超宽带天线及其阵列逐渐显现出重要的科研价值和应用前景。本文围绕超宽带平面天线及其阻带实现方法、超宽带差分天线以及超宽带紧耦合阵列天线展开了研究,论文的研究内容和成果主要包括以下三个方面:1.超宽带通信系统与一些潜在窄带系统信号存在着相互干扰,因而需要使超宽带天线在干扰频段产生阻断,本文在几种常规超宽带平面单极子天线基础上,研究了几种实现天线阻带的技术方法。a).为实现性能良好的带阻特性,以滤除窄带干扰信号,采用寄生枝节加载、辐射体开槽以及馈线附近加载滤波结构相结合的方法,设计了一款在阻带具有高频率选择特性的超宽带天线,并对其进行了理论分析和实验验证。b).基于传统容性加载开口环(CLL)谐振器,衍生设计出三种具有多频谐振特性的改进型CLL结构,谐振频点可通过改变结构物理参数而进行调节。采用在微带馈线附近加载寄生滤波结构的方法,将三种多频谐振器分别应用于超宽带天线,实现了天线的多阻带特性。c).采用在天线辐射加载寄生枝节的方法,设计了两款具有双阻带的超宽带平面天线,并对其阻带产生机理进行了分析和研究。2.差分电路具有共模抑制、低噪声、低干扰、谐波抑制以及高线性度等良好性能,因而其对超宽带通信系统完善有着重要的研究意义,本文对差分天线进行了分析研究。a).对差分天线的基础理论进行了分析和阐述,利用混合模式[Smm]参数矩阵,对天线的输入阻抗、差/共模反射系数及差模等效反射系数进行了理论分析和研究。b).为改善辐射方向图的稳定性提出一款开路枝节加载型平面超宽带天线,并引入差分馈电技术设计了一款平面超宽带差分天线,该差分天线在工作频段呈现出稳定的辐射特性,同时能维持良好的极化纯度;c).提出一款低剖面定向辐射的超宽带差分天线,并对其进行了一定改进,提高了天线在高频段的增益。d).设计了一个紧贴式双单元阵列天线,采用一分四的反相功分器作为馈电网络,并对天线进行了改进以提高其法向辐射增益。3.结合科研项目对相控阵天线低剖面、超宽带及宽角扫描等技术指标要求,本文设计了一个基于强耦合技术的超宽带相控阵天线。a).以阵列等效电路模型为指导,基于无限周期边界设计了阵列单元,并对其在各扫描角的工作带宽进行了分析研究。采用在短偶极子两臂加载短路枝节的方法,改善了单元在各扫描角度工作频带的一致性。b).对紧耦合有限阵列的截断效应进行了探讨和研究,采用数值评估的方法对阻性截断和开/短路截断两种处理方法进行了分析,并结合一个4×4有限阵列,对两种方法的截断效率进行了对比。c).在单元覆盖顶层增加一层介质匹配层,以改善馈电单元的有源匹配特性,为减少有限阵列的分析和计算量,仅对半无限周期阵列(8×∞和∞×8)进行截断处理,并对其扫描特性进行了分析。d).以截断处理后的半无限周期阵列为基准,完成规模为8×8的超宽带紧耦合相控阵天线的设计工作,对其工作带宽、单元有源驻波特性、阵列扫描特性及测试方法进行了分析和探讨。