随着超宽带系统在雷达、导航、电子对抗、保密通讯以及民用领域的广泛应用,超宽带天线作为超宽带系统设备中发射和接收的关键性部件,针对不同的应用场合的实际情况也需要实现不同的设计要求。例如,在检测定位设备以及干扰设备的应用中,设备中的天线就需要具有较宽的波束宽度以使在检测或干扰区域内具有较大的覆盖面积,且对方设备的工作频带具有不确定性,这就要求设备中的天线具有超宽带特性。而超宽带天线的工作频段跨度较大,天线的辐射方向图容易随着工作频率改变而发生畸变,为此本文设计了两种单向辐射宽波束的超宽带天线,辐射方向图在低频段和高频段具有良好的一致性。本文设计的天线属于超宽带非频变天线中的螺旋天线,由于螺旋天线的平衡对称特性以及单向辐射宽波束的应用需求,本文内容可分为三个部分:螺旋型的辐射体、平衡端到不平衡端的转换巴伦和金属反射结构。在第三章中首先优化了螺旋天线的相关参数,设计出了一款复合型的螺旋天线,在2~12 GHz内具有良好的阻抗特性;随后为了满足同轴线馈电的需求,设计出指数型的转换巴伦,实现了阻抗以及平衡与不平衡之间的转换;为了实现天线的宽波束,接着进行了椭圆型反射腔、圆台型和帽型反射腔的设计和仿真对比;最后为了稳定天线的辐射方向图设计了附加的金属圆环,加载了吸收电阻以改善天线的圆极化特性,最终达到了设计要求。在第四章中针对第三章中天线整体尺寸较大以及高频频段后向辐射较高的不足,研究设计了两种平衡转换巴伦与天线辐射体共面的方法。第一种设计使用了微带线到共面带状线的过渡转换结构,将共面带状线与天线的两条螺旋臂连接,该天线可在低频段保持良好的辐射特性。第二种设计采用了阿基米德螺旋型巴伦的设计思想,将转换巴伦与异面印刷的螺旋天线相互连接,最终设计出了一款可工作于2.7~12 GHZ的螺旋天线,辐射方向图在工作频带内保持稳定,并且极大地降低了天线的纵向尺寸。随后针对天线的形状设计了一种封闭的反射腔体,可有效屏蔽外部电子设备的干扰,提高了天线辐射的前后比并且方便进行装配,天线的整体尺寸相对上一种天线较小。最后总结了本文的主要工作,并且针对设计过程以及测试结果的不足,提出了接下来的设计目标。