随着无线通信设备的小型化发展,国内外相关学者对天线小型化技术的研究已经相当成熟。现代通信设备的种类也越来越丰富,为了检测多种铁路通信、导航设备的电磁骚扰,安装于列车车顶的EMI(electromagnetic interference)检测天线需要覆盖多个通信频段,即需要实现宽带化和小型化。依据现有的小型化和宽带化技术,在前人的设计基础上,本文设计了一款小型化宽带球根天线。此款天线由两个完全相同的辐射片正交组成,辐射片的最大尺寸远小于其工作波长,而辐射片的形状则是通过优化得到的,天线的馈电在两个辐射片正交线的底端通过同轴线实现。首先,我们在本文中介绍了天线的基本原理,分别列举了天线的电参数和辐射特性参数,具体说明电小天线因其自身的特性对参数的影响,简要介绍了天线小型化和宽带技术。然后,我们在深入的研究电小天线,并了解多种小型化和宽带化技术的基础上,提出初始天线的模型,并在对其各个参数利用仿真软件HFSS(high-frequency structure simulator)分析之后,确定了天线模型的具体参数值,对天线的电压驻波比VSWR voltage standing wave ratio)、增益和方向图的仿真结果做了分析。初始天线的性能并不是特别理想,满足VSWR小于2这个性能要求的频段为0.6～1.2GHz。为了展宽天线的带宽,得到更优性能的天线,本文对天线做了进一步的优化,由于在参数分析中发现天线的形状对性能的影响较大,因此,在优化时针对天线辐射片的形状,利用遗传优化算法对天线做了进一步的改善。优化后的天线在频段0.4～3GHz内,其VSWR小于2.2,在0.7～3GHz内,VSWR均小于2,在频段0.4～3GHz内,增益值在-1.5～1.5dB范围内波动,相比于初始天线模型,带宽展宽了。实验室现有的用于EMI检测的大尺寸圆柱体天线的高度为25cm,直径为40cm,而本文中优化后天线的高度为18.75cm,宽度为17.8cm,尺寸远小于现有天线的。最后,在确认天线性能的仿真结果得到优化后,我们依据仿真模型,制作出对应的天线实物。为了验证天线的实用性,我们对天线的主要性能,包括增益、VSWR和方向图做了不同频点的测试,并和优化后天线的仿真结果及现有天线的性能做了对比分析。由于天线实物制作精度比较低,还有仿真软件HFSS本身存在的不稳定性等因数,实物测试和仿真结果有微小的差异,都在正常范围之内。在频段0.65～2.9GHz内,实测天线在满足VSWR小于2的情况下,其增益值都在-1.1～1.6dB之间。优化后的天线在尺寸和性能上都优于实验室现有的EMI测试天线,完成设计目标。