现代石油测井领域对储层探测分辨率和探测深度都提出了很高的要求,希望能对井孔径向3~5m范围内的储层介质进行精细成像,超宽带电磁波测井能够适应这种需求,是一种值得深入进行研究的测井方法。本文在充分了解超宽带电磁波测井相关技术国内外研究现状基础上,根据超宽带电磁波的定义和传播理论,分别从探测深度与探测分辨率两个方面探讨了超宽带电磁波在有耗地层介质中的传播特性,理论计算表明具有相同带宽和发射功率的超宽带电磁波信号,增大信号带宽,可增加探测的相对深度,提高探测的分辨率。然后运用有限元法和矩量法,结合瞬变电磁场理论方法和超宽带电磁波在地层的传播特性,分别对超宽带螺旋天线和偶极子天线进行了设计和仿真分析,仿真分析结果表明它们在带宽范围内有着不错的辐射特性。本文在分析传统矩形微带天线的基础上,通过对矩形贴片的阶梯型改进和在贴片上开两条对称的缝隙,以及对天线的接地板形状变化,设计了一种新型非对称蝶形测井天线,通过HFSS软件对天线进行了仿真和优化,该天线的相对带宽达到86%(VSWR<2.0),覆盖了500MHz~1.25GHz的频带范围,有较好的全向性特性;制作了微带天线实物,运用矢量网络分析仪对天线进行了性能测试,测试结果与仿真结果有较好的一致性。最后,本文采用FDTD模拟了超宽带电磁波在典型地层的传播特性,通过对仿真结果的分析,确定了超宽带电磁波发射功率、特征频段与不同介质特性参数之间的对应关系。以上研究工作可为后期超宽带电磁波测井方法进一步完善提供了一定的理论支持和技术支撑。