随着信息社会的快速发展，现代通信对速度、容量、互通性提出了更高的要求，设备的规范化、小型化、扩展频段、减少电台品种和数量等是目前无线通信亟待解决的问题。随着移动通信、计算机网络的广泛应用以及多媒体业务的快速发展，使蜂窝系统已适应不了宽带移动通信业务发展的需要。第三代移动通信（3G）系统的出现解决人们对宽带移动通信的需求，但由于频谱资源有限以及窄带无线信道的限制等原因，仍然无法从根本上解决容量需求的问题。时域超宽带（UWB）技术开发出时域无线资源，能和现有无线电设备同时工作而不互相干扰，提供百倍于现有移动通信的容量，为宽带通信提供了一种新的方案。UWB天线的设计与优化是超宽带无线通信研究的一个重要内容。本文首先介绍了双锥天线基本理论及其电磁辐射特性，而后对最典型的超宽带盘锥天线进行了仿真研究，分析了锥角和接地面大小的变化对天线性能的影响。然后重点介绍了两种对锥天线外部轮廓进行改进的方法，第一种是采用指数螺旋增长的椭圆线段组合成天线轮廓线，仿真结果表明，在相同的外部尺寸限制下，改变锥天线轮廓可以显著地扩展天线的工作频段宽度，改善天线的宽带匹配性能。所设计的天线在0.3GHz到3GHz的频带范围内S11参数在-10dB以下，平均驻波比在2以下，平均增益在3dBi左右。第二种是采用随机游动策略来构造折线型的锥天线，对各折线段的尺寸和角度进行了优化设计，并制作了相应的天线样品，仿真和实测结果表明该天线在300MHz到3.5GHz的频带范围内的S11参数优于-10dB，平均增益大于0dBi，实现了UWB天线小型化设计。本文中提出的两种改变天线形状的方法，都是在保持天线原有外部尺寸的基础上通过重新设计天线轮廓的形状从而改善天线中的电流分布，使电流尽可能的接近于行波状态，确保天线在较宽的频带内具有较为恒定的输入阻抗和较高的增益，其优越性表现在：第一，具有较宽的带宽，达到了宽带化的要求；第二，同样尺寸限制下，低频性能得到改善，实现了小型化的目的。