超宽带(UWB)技术是未来无线通信备选技术之一，随着科技不断进步，UWB技术能解决长期以来一直困扰着传统通信领域的诸多问题，受到了国内外专家学者广泛关注。超宽带天线作为超宽带系统的重要部件，其性能的优劣对整个系统起着至关重要的作用。超宽带天线的主要性能指标包括超宽带阻抗带宽、良好的全向辐射特性和稳定的增益，同时要求天线具有稳定的相位中心、小型化、高效率。为了避免与现有的传统窄带通信系统间产生相互干扰，要求超宽带天线具有陷波功能。　　本论文针对目前国内外对超宽带天线研究中存在的问题，设计了三种类型多款小型化超宽带天线，并对仿真结果进行了分析。　　首先设计了基于共面波导馈电的可调谐元宝形多边缝隙超宽带天线，天线尺寸仅为27 mm×25 mm。为了缩小天线尺寸，采用多边形缝隙结构。为了拓展带宽在原始参考梯形馈源基础上逐步修正为元宝形馈源，经过优化，可实现阻抗带宽2.6 GHz-11.5 GHz，且具有良好全向辐射特性;同时，分别采用“面对面”和“边对边”模型对天线进行时域特性分析，实验结果表明两种方式的群时延均小于3ns;随后，通过在元宝馈源开C形槽线和在多边缝隙内侧边缘加载寄生枝节实现了5 GHz-5.85 GHz无线局域网WLAN全部频段及8 GHz-8.5 GHz地球探测卫星服务EESS频段的双陷波功能;最后通过表面电流分析了谐波结构在天线中所起的作用，给出了等效传输线模型。　　随后设计了基于微带线馈电的多层嵌套内外镂空环单极子超宽带天线，天线尺寸为28 mm×30 mm。采用正方形辐射贴片时，该天线阻抗带宽为3.6 GHz-9.9GHz。为了拓展带宽，在上述天线辐射贴片中挖去圆形以增加电流长度，同时以该结构为原型向内递归形成自相似的系列子元，并使地板逐层退化成为阶梯形;该结构构成的超宽带天线覆盖带宽3.1 GHz-13.9 GHz，同时由仿真结果可以看出该天线的E面呈饱满的“8”字型，H面呈完美的圆形，证实了该天线具有良好的全向辐射特性;通过加载电磁带隙(EBG)结构实现了6.8 GHz-7.9 GHz的阻带特性，适用于屏蔽了X波段的卫星通信，但加载的EBG结构相比于小型化的天线结构尺寸过大，因此会激发出额外的谐振频点影响阻抗带宽及陷波的精准度，该陷波方法不太适合结构紧凑的超宽带天线;通过混合多种方法，包括:开槽、添加匹配枝节及加载SIR谐振器，实现2.75 GHz-3.55 GHz、3.75 GHz-4.27GHz及7.18 GHz-8.35 GHz三个频段的阻带特性，分别覆盖了WiMAX、C波段卫星通信、X波段卫星通信和地球探测卫星服务四个窄带通信系统。　　最后，设计了一款具有高隔离度的小型化UWB-MIMO天线。首先设计了六边形单极子超宽带天线单元，该结构具有结构简单、尺寸较小的优点，非常适合作为MIMO天线的单元结构;在此基础上，通过将设计好的天线单元边对边放置组成了UWB-MIMO天线。为了增加隔离度，在地板中线加载十字枝节，并指出了十字枝节较简单矩形枝节具有更好的调节作用;通过进一步优化，最终得到了尺寸仅为32 mm×32 mm，阻抗带宽为2.6 GHz-13 GHz，隔离度在工作频段上均小于-17 dB的具有高隔离度的小型化UWB-MIMO天线。