超宽带(UWB)技术因具有工作频带宽、传输速率快、定位精确等优点而被广泛地应用于超宽带无线通信、雷达探测等领域。定向天线具有通信距离远、抗干扰能力强等优点,适用于点对点通信、信号检测、基站通信等系统。超宽带定向天线综合了无线通信设备对于天线工作带宽和辐射方向性的要求,其重要性不言而喻。本文针对超宽带定向天线的增益特性、副瓣特性和方向性进行了研究,设计了在Ku频段实现高增益、低副瓣的平面天线阵。本文的主要研究内容包含以下几个方面:1.设计了一种超宽带谐振天线单元的结构,天线单元的相对带宽达到60.5%,天线单元采用印刷天线形式,既具有平面天线的结构优势,又具有更宽的带宽。2.研究了夹角反射器对天线带宽、波束宽度、增益的影响。给出了一种在线阵条件下实现垂直方向上窄半功率波束宽度的方案,详细分析了夹角反射器各参数对带宽、波束宽度和增益的影响,为以后设计此类天线提供一种参考。3.设计了超宽带馈电网络,超宽带馈电网络包含巴伦和功率分配器两部分。设计了微带线-平行板线的巴伦,利用T型结构设计了1分32的功率分配器。经功率分配器分配到每个天线单元的功率符合切比雪夫分布,从而实现了副瓣电平低的特性。功率分配器采用平行板线结构形式设计,和天线单元印制在同一片介质基板上,使整个阵列天线结构更加紧凑。4.利用无限周期边界条件设计有限阵列的仿真设计方法设计了包含32个天线单元的有限直线阵列,此方法降低了对服务器的硬件需求,缩减了设计周期。然后结合馈电网络的仿真结果和阵列天线的仿真结果进行整体仿真设计,进一步降低硬件资源需求,大幅缩减了仿真设计时间。5.实测阵列天线在11.54GHz~18GHz的频率范围内VSWR≤2,其中15GHz时E面半功率波束宽度的测试结果为2°,副瓣电平为-22.6dB,H面半功率波束宽度的测试结果为19.9°,增益为27.4dBi。在13GHz~18GHz的频率范围内阵列天线的辐射特性基本满足设计需求。论文最后对仿真结果和测试结果进行了总结和对比分析,并对后期完善做了进一步展望。