随着超宽带通信系统的发展,对其中的重要组成成分之一的超宽带天线也提出了更高的要求,使之比传统天线的设计更具挑战性,主要表现在:天线除了需要具有超宽的工作频带(一般为3.1GHz—10.6GHz),还要能够保持尺寸的紧凑,重量的轻薄,并且易于与平面大规模电路集成。针对上述要求,本文旨在从理论上和实验上设计满足超宽带系统要求的各种超宽带天线,并讨论改进天线性能或尺寸的各种方法。在本文中,我们首先简要介绍了超宽带通信技术和超宽带天线的基本技术参数,并回顾了宽带、超宽带天线的发展历史。然对超宽带天线的各种数值计算方法做了介绍,包括有限元法和有限积分法等。之后,我们重点介绍单极子天线的设计计算方法和改进优化方式,并给出若干设计实例,进行数值仿真和实验的验证。在这一部分我们首先介绍了超宽带平面单极子天线的工作原理,基本结构,然后针对上述基本结构的不足,进行优化设计,给出若干设计实例;其次,针对上述平面单极子天线的体积、尺寸过于庞大的缺点,对具有共面结构的单极子天线进行了研究设计,给出了若干结构紧凑,易于与PCB电路集成的超宽带共面天线;最后,针对目前超宽带天线工作频谱非常广阔,易受到临近波段干扰的问题,结合目前引起广泛研究兴趣的新型人工电磁介质,设计了若干能够滤除一重和多重干扰波段的小型化,轻型化超宽带天线。由于采用了结构紧凑的SRR环,比之传统的采用尺寸为波长四分之一的slot结构的天线在保持整个天线小型化方面有着更大的优越性。在本文的最后,总结了本文的工作,并提出了今后课题的一些展望。