随着超宽带定位系统向着小型化、宽带化方向发展,其内部关键部件——超宽带天线的小型化、低耦合、宽带化的设计也受到越来越多国内外学者的重视。本论文也正是从这三方面对超宽带天线进行了深入的研究。本论文主要包含以下内容:1.研究了超宽带定位系统的组成和工作原理,以及超宽带定位中经常使用的AOA和TDOA算法的原理,从而对超宽带天线在定位系统中的作用更加明确。2.设计了一款添加弯曲枝节的小型化Vivaldi天线。首先研究了天线在各频点处电流分布的特点。并进一步研究了挖空各频点处几乎没有电流分布的区域后天线辐射特性发生的变化,结果发现天线的阻抗带宽几乎不受影响,反而使低频段的增益提高。通过添加弯曲枝节,使天线低频段增加一个额外的谐振频点,低频段带宽边沿从3.15GHz延伸到2.45GHz。研究发现:相邻弯曲枝节上电流流向相反,若相距太近,电流会相互抵消,起不到延伸低频段带宽边沿的作用。该天线增益高于4dBi,交叉极化低,能稳定地定向辐射,时域特性良好。3.设计了电偶-磁偶极子互补加载的小型化超宽带天线。加载的弯曲枝节与原天线结构组成的环形天线在低频辐射能量,等效为磁偶极子,并在低频段增加一个额外的谐振频点。一对“翅膀形”结构在高频辐射能量,等效为电偶极子。通过加载电阻吸收反射回馈源的能量,使反射系数降低。并研究了加载电阻的大小、位置对天线辐射性能的影响。该天线的低频段带宽边沿从3.15GHz延伸到2.63GHz,低频段的增益也得到了提高。该天线能实现稳定的定向辐射,交叉极化低,时域特性良好。并将该加载思想应用到单极子天线中。为了避免信号反射,对地板进行圆弧化切角。加载后,低频段带宽边沿从3.28GHz延伸到2.41GHz。该天线能实现稳定的全向辐射,交叉极化低,时域特性良好,辐射效率能达到69%-85%。4.设计了一款并联馈电的超宽带领结阵列天线。首先研究了领结天线不同结构的尺寸对带宽的影响,然后研究了接地板有限宽与无限宽的两种微带线特性阻抗及线宽计算方法的差别,并得到平衡微带线线宽的两种计算方法,以此设计出馈电网络。最终将天线单元与馈电网络组合到一起仿真,分析天线各结构间的耦合对带宽的影响,并调整它们的间距。测试带宽为2.6GHz-4.63GHz,并能屏蔽WLAN频段的信号。测试增益为6dBi-10.6d Bi,低仰角内的增益明显高于高仰角内的增益,更适合低仰角远距离定位。辐射效率在80%左右,交叉极化低,时域特性良好。