随着超宽带通信技术的快速发展和瞬态电磁理论研究的逐渐深入,超宽带电磁脉冲逐渐成为一个新的研究热点,对完善和丰富电磁理论和超宽带应用技术有重要的意义和价值。然而,传统基于频域特性的表征方法和参数不能同时表征超宽带脉冲信号的幅度变化和波形畸变,不利于超宽带脉冲网络和天线特性的认识和理解。此外,传统的最大功率传输设计准则已经不能全面反映超宽带脉冲网络的设计要求,不适合用于超宽带脉冲网络的设计。对于超宽带脉冲天线,传统频域表征方法、设计方法和参数优化方法不具有针对性和目的性,不利于天线特性的认识和辐射机理的理解,导致设计效率也比较低。针对上述问题,本文从超宽带脉冲网络和天线的特性表征、设计方法以及实际应用三个方面展开了研究,主要工作成果为：1.在特性表征方面：(1)在平方可积信号空间中对超宽带脉冲信号进行了研究,提出了归一化欧氏距离参数用以同时表征超宽带脉冲信号的波形畸变和脉冲能量变化,得到了该参数与保真度和脉冲幅度比的自然联系,研究并给出了归一化欧氏距离的时域和频域测量方法。归一化欧氏距离参数具有严谨的定义,明确的物理意义并且易于测量。由于实际应用的超宽带脉冲信号都是平方可积信号,归一化欧氏距离参数的适用范围非常广泛。(2)提出了数量描述矩阵用于表征超宽带脉冲信号激励下N端口网络特性的一般性方法,并结合归一化欧氏距离参数,提出了超宽带脉冲网络的归一化欧氏距离数量描述矩阵,该矩阵能够综合反映网络的损耗特性和色散效应,并可以方便的对网络性能进行比较,有利于超宽带脉冲网络的设计和优化。(3)提出了一种表征天线辐射特性的多端口网络模型,该模型把天线不同辐射方向等效为不同的端口；在此基础上,提出了归一化欧氏距离表征参数和归一化欧氏距离方向性图用以综合的描述超宽带脉冲天线辐射场的波形畸变和幅度变化。2.在设计方法方面：(1)根据归一化欧氏距离参数,提出了适合设计超宽带脉冲网络的最佳脉冲传输设计准则,该设计准则同时考虑了超宽带脉冲信号的波形畸变和幅度变化,能够全面的表征超宽带脉冲网络的传输特性,是最大功率传输准则的推广,具有广泛的适用性。(2)提出了利用数量描述矩阵构造优化目标函数的一般性方法,所构造的目标函数能够全面的表征超宽带脉冲网络与理想目标网络的差异,并且避免了选择加权系数、频率范围和频点等问题,可以引导优化过程向理想目标网络演进,而且优化效率也大大提高。(3)根据电荷的轫致辐射诠释了超宽带脉冲天线的辐射机理、辐射过程和辐射特点；在此基础上,提出了基于时域部分波欧氏距离法设计和优化超宽带脉冲天线的方法,该方法不仅设计效率高,而且最终达到的天线特性更接近理想特性。3.在实际应用方面：(1)根据所提出的最佳脉冲传输设计准则,设计了微带-同轴过渡结构、各向异性基板微带线和超宽带脉冲匹配网络,所设计的网络更适合超宽带脉冲信号的传输。(2)利用归一化欧氏距离数量描述矩阵构造了优化目标函数,设计并优化了带状线超宽带脉冲功率分配器。(3)提出了一种低阻抗槽线传输线,通过半经验半解析的方法得到了其特性阻抗的表达式,初步研究了低阻抗槽线的超宽带脉冲传输特性；设计了具有指数和高斯曲线的渐变低阻抗槽线天线,所设计的天线具有超宽工作频带和低交叉极化的特点,适合应用在超宽带脉冲系统中。由于实际的信号都是平方可积信号,所提出的归一化欧氏距离参数、最佳脉冲传输设计准则、归一化欧氏距离数量描述矩阵和归一化欧氏距离方向性图不仅适用于超宽带脉冲信号、网络和天线,而且也适用于普通的信号、网络和天线。