无线通信系统的迅猛发展带来了天线行业的勃勃生机,各种军事需求也推动着天线设计的不断更新。近年来,超宽带小型化天线已成为国际天线研究的前沿之一。本论文对超宽带缝隙天线和空气介质劈形天线作了较深入的研究,提出了几种创新性设计,并进行了实验验证。论文主要包括以下内容。首先,对宽带微带天线和空气介质天线的研究现状进行了综述,并介绍了用于分析这些天线的时域有限差分法、有限元法、矩量法等数值计算方法,给出了这些方法的比较。其次,提出一种新型带扇形馈源的印刷缝隙天线,比已有国内外文献中的同类形天线具有更宽的阻抗带宽,达114%,其比带宽为3.65:1且方向图稳定;在此基础上,通过分形结构的引入,对扇形馈源进行分形设计,进一步提高了天线带宽。第三,本章在前章天线的基础上,提出一种超宽带高增益印刷缝隙天线,通过引入金属反射板和附加圆形贴片,不但达到了天线单向辐射,而且获得102%的阻抗带宽,在频带内测得5.5dB到7.8dB增益,并通过延伸介质基片而具有较宽的波束宽度。第四,采用劈形空气介质与树叶形贴片,实现了8.8:1的比带宽(反射损失不大于-10dB),覆盖3.05GHz至26.8GHz频率范围。