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超宽带(Ultra-wideband,UWB)技术在电子通信、电磁干扰和雷达探测等领域备受关注且应用广泛。宽带天线因肩负着发射和接收电磁波并与射频(Radio frequency,RF)信号进行相互转换的重任,是超宽带系统中不可或缺的一部分。随着电子信息技术的不断发展,人们对宽带天线提出了方向性、高增益、小型化等设计要求。此外,在某些特殊应用背景下,例如多频段导引头天线系统,仅使用单个天线很难满足需求,需要构建多频段天线。这就要求每副天线均满足其自身频段指标的同时,还需统筹各天线的布局,防止各天线之间的干扰。论文以此为背景,开展了对宽频带和多频段天线的设计和研究。所完成的工作如下:1.介绍了宽带天线尤其是单锥天线和Vivaldi天线的国内外研究背景和发展现状。以此为基础,简述了这两类天线的设计过程。2.设计了宽带单锥天线。通过分析单锥天线的结构和工作原理,论文提出了通过优化单锥天线尺寸并结合锥形导体和反射地的母线外形进行波束控制的设计思路。设计了一款覆盖8-12GHz的双指数型单锥天线,取得了满足预期要求的驻波和方向图特性。3.设计了Vivaldi阵列天线。首先提出了将传统Vivaldi天线的辐射张口旋转并配置新型馈电结构的设计方案。相对于微带线-槽线的馈电结构,该天线拥有小型化的优势。接着将天线单元绕中心轴复制旋转构成6单元圆阵,以满足天线在指定俯仰角下方位面的全向性要求。通过在辐射单元上加载吸波材料(Microwave absorbing materials,MAMs),改善了单元间耦合带来的驻波恶化问题。最后设计了一款一分六功分器,在不增大横向尺寸情况下,通过令一分三功分器第一阶阻抗变换线的线宽不等来改善一分二功分器和一分三功分器级联处由于耦合带来的影响。4.将Vivaldi阵列天线与一分六功分器连接构成覆盖3-6GHz的低频段天线,并与单锥天线共轴排布构成双频段天线。天线的测试结果表明所设计的两副天线较好地满足了指标。5.讨论了实现圆极化Vivaldi圆阵天线小型化,高增益的方法。论文所提出的实现单锥天线和Vivaldi天线波束控制以及实现Vivaldi圆阵天线小型化、高增益的设计方法拥有一定的工程应用价值。