超宽带(Ultra-wideband，UWB)无线通信技术以其高速率、低误码率等优异特性在高速无线通信、雷达跟踪、测距、精确定位制导等领域得到了迅猛的发展，已经成为下一代短距离、高速率商用无线通信系统的研究热点。而天线作为无线通信系统的射频前端，其性能将直接影响通信的品质。因此，对于UWB无线通信系统而言，UWB天线的研究具有极其重要的现实意义和应用价值。为了避免UWB无线通信系统与频段范围内的其他窄带系统信号(如5.15GHz-5.825GHz的无线局域网(WLAN)、3.3GHz-3.8GHz的全球微波互联接入系统(WiMAX)等)产生相互干扰，需要使UWB天线在这些潜在的干扰频段内产生阻断，即具有陷波特性。目前，比较常见的产生陷波特性的方法有嵌入槽孔、加载结构、嵌入枝节等，但是这些方法大多只能在相对狭窄的范围内产生陷波特性，很难实现对种类繁多的潜在干扰信号的抑制，进而难以满足现代UWB通信的要求。针对UWB无线通信技术研究工作中这一迫切要求，本论文对具有多个陷波特性的简单紧凑的小型UWB天线开展了以下研究工作：1.根据UWB无线通信系统对天线的设计参数要求，论文开展了UWB天线的研究设计工作。首先，系统地分析了共面波导馈电的结构与工作机理，得到了共面波导结构的设计公式，在此基础上设计了一种宽带的共面波导馈电微带天线，同时验证了基于共面波导馈电设计宽带天线的有效性。然后，使用共面波导馈电结构，提出了一种共面波导馈电的叉形UWB天线设计方法，利用此方法设计出的天线具有较宽的相对带宽、稳定的增益和较好的全向辐射特性。2.针对UWB频段内潜在干扰覆盖范围较宽的问题，论文开展了具有较宽陷波可调范围的单陷波UWB天线的研究设计工作。首先，使用微带线网络分析理论对嵌入槽孔结构、嵌入缺陷地结构及嵌入枝节结构进行研究，在得出各自谐振条件并解释实现陷波原理的基础上，分别对其加以改进。然后，将改进后的结构分别集成到设计出的共面波导馈电的叉形UWB天线中，得到了一系列具有较宽陷波可调范围的单陷波UWB天线。同时，提出了在整个UWB频段内实现陷波功能的单陷波微带UWB天线的具体设计方法。3.针对UWB频段内多种潜在干扰的问题，论文在上述研究基础上分别开展了具有宽阻带陷波、双陷波、多陷波特性的UWB的研究设计工作。首先，使用缺陷地和L形槽孔的复合结构来完成陷波频段扩展的UWB天线的研究设计，证实了两个技术的复合可以有效地拓宽陷波阻带带宽。然后，分别使用哑铃形缺陷地和十字形枝节谐振结构、三阶开路枝节结构和哑铃形缺陷地结构完成了双陷波及三陷波UWB天线的设计，同时对多陷波生成技术的有效性和可行性进行了验证。这两种天线均具有良好的陷波特性，各个陷波频率的调节相对独立且具有一定的可调范围，可以很好地抑制WLAN、WiMAX、RFID及C/X波段信号的潜在干扰。