由于高层建筑群和人口密集的室内环境的出现,无线通信环境变得越来越复杂,室内无线信号覆盖对天线的带宽、体积、增益也提出了更高的性能要求。因此,研制一种结构简单、性能优良的室内定向天线具有重要的现实意义。本文基于电磁基本理论,提出了两种类型的电磁组合天线,并分别对两类天线的设计方法、工作机理进行分析。主要工作包括:1.论文从惠更斯源经典理论出发,利用微带缝隙和对称开口振子进行组合,设计了一种多频段定向辐射天线。再利用Ansoft HFSS软件进行建模与仿真,分析了组合天线谐振点的振子表面电流分布和辐射方向图,挖掘出电磁组合天线的分数阶振子模式,并通过各谐振频率的计算公式推导验证该工作模式的正确性。2.理想方环天线的多模式工作理论:提出了方环天线偶模工作原理,首先通过建立等效源模型来分析计算偶模方环天线的远场辐射方向图,并利用一些经典模型来对比验证该计算表达式的准确性。然后将偶模环理论模型应用于分析传统的线极化和圆极化环形天线。最后,利用偶模方环天线来设计一种新型的环-振子组合天线,并通过理论计算表达式验证偶模方环与传统半波振子天线的组合在差分馈电激励下能够实现心型辐射方向图的特性。3.根据上述理论设计的新型环-振子组合天线,对其各参数进行研究,确定了天线的最佳尺寸。然后利用Asoft HFSS软件进行了性能优化设计,并制作了天线实物。最后用Agilent’s8720ET矢量网络分析仪和Satimo Starlab近场天线测试系统测量了天线的实际辐射性能,实测结果与仿真结果吻合良好,并且很好的验证了环形天线偶模理论的正确性。天线的工作频段为2.37-3.05GHz,平均增益为5dBi,具有定向辐射特性,可应用于室内定向天线系统中。