超宽带(Ultra Wideband,UWB)通信技术具有低功耗、高带宽、高传输速率、低复杂性、抗多径能力强、发射信号功率谱密度低、安全性高等优点,在军事通信领域以及民用数字家电和消费网络设备等领域中得到越来越多的重视。超宽带天线是超宽带通信系统的关键部件,其设计理论和设计方法因此成为了目前天线理论及设计方法研究的热点。基于商用软件设计天线,常规的方法是首先使用传统的公式计算出天线的大概尺寸,然后在商用软件里建模、根据设计经验调试、仿真并输出设计结果。由于公式算法误差较大,所以设计的准确性和设计速度很大程度上依赖设计者相关的理论知识背景和设计经验。同时,对于复杂的设计,设计软件仿真及调试速度慢,很难做到快速及准确设计,基于此,将特定的数学算法与商用软件结合,实现天线快速准确的设计,成为天线设计理论与方法的一个重要领域。本文研究了粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法在超宽带平面天线设计中的应用,并结合高频电磁仿真软件HFSS(V.10)和PSO算法,设计、优化了多款超宽带平面天线。在设计天线的结构时,利用HFSS软件生成VBs文件,依靠VBs文件与MATLAB软件产生接口,将待优化参数选取适当范围当作粒子取值,建立合适的适应度函数,以达到所需结果。相比于其他算法,粒子群算法结构简单,容易理解、参数设置少、收敛速度较快。首先,用HFSS软件建模并初步设计了一款圆环型结构的平面UWB天线,根据该结构辐射体电流分布的仿真结果,确定影响天线阻抗特性的敏感参数,利用PSO算法联合HFSS软件,经过粒子初始化、适应度函数选取和调用等步骤对天线进行了优化设计,并将优化前后的设计结果作了对比分析,得到了满意的优化设计结果。在此基础上,将一互补型开口谐振环(CSRR)加载于上述优化后的超宽带天线上,再采用相同的优化方法,设计出了一款带陷波(Band-Notched)功能的平面UWB天线,该天线在4.13-4.41 GHz频率范围内,回波损耗大于-10 d B,而在UWB的其余频率范围内,天线的回波损耗小于-10 d B且具有良好的辐射特性和适当的增益。此外,设计了一款基于左手材料概念的超宽带陷波滤波器,并用PSO算法进行了优化。将一款简单的平面贴片天线与上述陷波滤波器组合,再经PSO算法优化后,得到了一款性能优良带陷波功能的UWB平面天线。该设计及优化方法为UWB平面陷波天线的设计提供了一种崭新的思路。