分形理论自从1972年被Mandelbrot提出后,迅速得到了自然科学界的认可。分形结构由于其自身一些特殊的性质,也迅速被应用在天线设计领域。利用分形的自相似特性和空间填充特性,可以实现天线的多频特性和小型化。而且通过调节分形的参数,使多频的各个谐振点相互靠近,还可以实现天线的宽带特性。本文根据分形结构的这些特性,设计了多款超宽带天线和多频天线。在本文的第一部分中,介绍了分形的基本原理,并且简单介绍了几种常见分形结构。之后,本文以一款小型化天线和一款多频天线介绍了分形结构之所以能应用到天线设计中原因。小型化天线采用了Koch分形曲线和Sierpinski分形,实现了72.02%的尺寸缩减。多频天线利用了一种新型的T型分形结构。该天线在2GHz到7GHz的范围内,存在六个谐振频点,达到了多频的效果。在本文的第二部分中,设计了三种基于超宽带系统的分形微带天线。第一款超宽带天线采用了一种具有自相似特性的方环结构,其工作频带从2.5GHz一直延伸至17.2GHz。该天线充分发挥了分形结构自相似特性的优势,形成了非常宽的工作频带。第二款分形天线采用Minkowski分形结构,实现了超宽带系统要求的工作频带。为了避免UWB系统与IEEE 802.11无线局域网之间的电磁干扰,设计了两种在5.8GHz处形成带陷的方式,分别是在天线结构中加入半波长谐振器和寄生单元。以上这两种带陷方式经过仿真和优化,均达到了良好的带陷效果。但是相比于寄生单元,半波长谐振器的体积更小,更易于集成在天线中。第三款超宽带天线采用了Sierpinski三角毯结构,利用该结构设计了两种采用不同馈电方式的超宽带天线,分别是微带馈电和共面波导馈电。两种馈电方式的天线都得到了良好的超宽带效果。该天线在整个超宽带频带内都有着优秀的全向辐射特性,可以满足UWB系统的要求。本文的第三部分主要研究了多频天线的设计。通过采用分形结构,设计了两种覆盖IEEE 802.11和WiMAX系统中三个频段的多频天线。第一款多频天线采用了经过简化的Minkowski分形结构,天线采用共面波导馈电方式。第二款多频天线采用半圆形的分形结构。该天线利用两个半圆环和一个半圆贴片实现了天线谐振所需的三个频点。通过调节半圆环和半圆贴片的半径,可以灵活的调节各个谐振点的频率。本文主要讨论了依靠分形理论应用在天线设计中应用,提出了几种新型的超宽带天线和多频天线。天线实物经过测试,结果与仿真曲线进行对比,有着良好的一致性。