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在超宽带通信系统设计中,需要综合考虑脉冲波形的产生和发射/接收天线对脉冲波形传输质量的影响。在非超宽带天线的设计中,一般采用驻波比、增益、方向图等参数来衡量天线性能的好坏。这些参数都是频率的函数,它们在一定的带宽范围内变化不大。但是,当天线的带宽是几倍的频程甚至十几倍频程,即对于超宽带天线,上述电参数已不足以反映超宽带天线的性能。因此,超宽带天线时域脉冲波形的保真度逐渐成为超宽带天线性能的研究热点。本文在研究保真度与天线参数关系的基础上,设计了一款保真度较高的超宽带天线。论文分为四个部分。首先介绍了发展超宽带天线的意义,然后讨论了脉冲信号经过超宽带天线及自由空间时产生失真的过程及原因,给出了本文的研究方法。其次,介绍了超宽带天线的性能参数,并给出了超宽带天线系统框图及其传输信号的计算与测量方法。然后基于Half-PTMA超宽带天线的时频域特性分析,研究了超宽带天线的相位-频率特性、增益-频率特性与脉冲信号保真度之间的关系。然后,在分析Vivaldi天线结构参数与性能关系的基础上,设计并制作了一款阻抗带宽为3GHz-11GHz的超宽带反对称Vivaldi天线,研究了该超宽带天线相频特性、增益-频率特性与脉冲信号保真度之间的联系。综合上述两种天线,得到了超宽带天线的保真度与增益-频率特性、相频特性的联系,为高保真超宽带天线的设计提供了理论依据。最后,设计了一款保真度较高的超宽带半平面单极天线。论文首先分析了单极子天线的参考模型——梯形平面单极子天线的各个结构参数的作用,然后应用加载及阻抗匹配技术设计出一款阻抗带宽为650MHz-11.5GHz的超宽带平面单极天线,仿真得到该天线的发射或接收的保真度为0.86,测量得到该天线的发射和接收的保真度为0.78。将上述超宽带平面单极天线对半切,得到了一款超宽带半平面单极天线,仿真得到该天线发射或接收脉冲信号的保真度为0.98,测量得到该天线发射和接收脉冲信号的保真度为0.85。