随着无线通信技术的发展,列车的通信和数据业务也随之增加,基于4G标准的LTE-R系统也将全面导入列车系统。列车车顶的空间有限,增加更多列车通信频段给列车天线的设计提出了新的挑战。如何考虑在实际列车车顶空间有限条件下设计和规划多频段多天线的合理布局对于列车通信的发展具有十分重要的现实意义。当前解决此问题的主要策略有多频段组合和宽频段组合两种方式,本文将着重研究设计合理的宽频段天线并将其有机组合问题。在研究经典双套筒天线的基础上,分别设计PCB工艺棱锥形双套筒天线、六面开槽棱锥天线和低风荷宽带刀片天线,并借鉴一款具有陷波设计的双频段天线来实现列车通信的450MHz频段,将四款天线组合使用,提出了列车多天线布局方案并进行了隔离度仿真研究,结果表明:所设计的天线组合能满足新一代列车通信的基本需求。主要工作如下:（1）基于PCB工艺的棱锥形双套筒宽带天线的设计与实现变形锥形套筒天线是经典的低轮廓宽频带天线,通常用铸铝后机加工实现,其可调参数有限。本文在分析锥形套筒天线的基础上,提出了以PCB工艺改进变形锥形套筒的思路,分别仿真设计了三棱锥天线、四棱锥天线、五棱锥及六棱锥天线,最终确定用六块梯形PCB版拼成的六棱锥天线具有更好的天线性能,随后对其加工测试。结果表明:所提出的六棱锥形双套筒天线具有轮廓低、宽带效果好的特点,具有应用列车通信的潜质。（2）基于特征模分析的六面开槽棱锥天线的设计与实现由于采用PCB工艺,所以可以在棱面上开槽等措施,从而可望进一步提升六棱锥天线的性能。本文利用特征模分析法,对棱面开槽对天线的影响进行了深入研究,并总结出其基本规律,在此基础上,设计并实现了一款六面开槽的宽带棱锥天线。测试结果表明:基于PCB工艺的六面开槽棱锥天线具有更宽的带宽,较好满足了新一代列车通信的宽频带需求。（3）适合列车头部抗风荷要求的宽带刀片形天线的设计与实现列车头部天线需要具有更小的风荷特点,有鉴于此,本文在锥形套筒天线的基础上提出了低轮廓宽带刀片天线新思路。该天线由顶部加载锥形片状结构附加接地柱组成,利用特征模分析,分析了各结构参数对天线性能的影响,最后设计并实现了一款宽带刀片天线。测试结果表明:该天线具有满足了新一代列车通信的宽频带要求,适合与前面的六棱面开槽天线有机组合形成列车通信天线系统。（4）合理选用和布局多个宽带天线实现天线间的高隔离要求在前面多款天线设计的基础上,本文进一步仿真研究了多款宽频带天线组合使用后的天线隔离度,在此基础上,在合理优化天线布局的基础上提出了一套宽带组合天线使用方案。仿真结果表明:本文提出的设计方案能较好满足天线间的隔离度小于-30dB的要求,也反映了所设计天线的可行性。总之,本文针对新一代列车通信系统新增通信频段需求和列车通信天线的特点,设计出了六面开槽棱锥天线和低风荷宽带刀片天线两款有潜在应用价值的低轮廓宽频带天线。并将所设计天线置于实际应用场景中进行耦合度分析,较好地满足了实际工程需求,为新一代列车通信天线的工程化设计提供了参考。