本文主要工作是高增益超宽带天线阵列的研究与优化设计。在超宽带天线基本理论和分析方法的基础上,对高增益天线技术,宽带馈电网络技术和天线阵列技术进行了深入的分析和研究,文中设计了两种不同结构的高增益超宽带天线单元,并分别利用基于多节阻抗变换器和渐变线阻抗变换器的功分馈电网络对天线进行组阵,最后对直线型二元阵列与四元阵列进行制作和测试,利用天线电磁波仿真软件对测试参数进行仿真及优化,使其实测结果满足技术指标。采用蝶形振子展宽了准八木天线单元的工作带宽,通过多节阻抗变换器对天线单元组阵以实现增益要求。制作的四元天线阵列的工作频率范围为2.5～4.7GHz,其绝对带宽为2.2GHz,相对带宽为61%,在技术指标所要求频带内的最低增益为10dB,最高增益为11.8dB。在高频4GHz时,E面半功率波束宽度为18°,H面半功率波束宽度为128°,最大旁瓣电平为-15dB。该天线在方位角上的能量辐射范围比较大,而在俯仰角上辐射能量比较集中,天线可应用于中远距离宽角度地面超宽带通信,通信距离达到300米。通过圆形贴片天线背面接地面开槽改善了天线方向图,利用圆形贴片和渐变线阻抗变换器展宽了四元圆形贴片天线阵列的工作频带。天线工作频率范围为2～10.3GHz,取得了 8.3GHz的绝对阻抗带宽,以及5.15的倍频程带宽,在技术指标所要求的频带内的最低增益为8dB,最高增益为12.1dB。由于圆形贴片天线本身所产生的横向电流分量,使得H面方向图的交叉极化电平较大,但是天线在主瓣方向上的辐射能量以及增益等指标上仍然得到了保证。可以有效地应用于定向中远距离地面超宽带通信系统。