为了实现无线通信向大容量和高速率方向发展,就必须突破传统通信存在的频带窄、信道容量低等瓶颈。因此一些新的无线通信技术应运而生,其中包括超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)通信技术和多天线技术(Multi-Input Multi-Output,MIMO)。二者各有优势,也各有不足。为充分发挥这两种技术的优势,以进一步提高信道容量和通信速率,已有不少研究将二者结合起来。天线作为无线通信系统中的重要组成部分,备受学术界和工业界的关注。要设计高性能的无线通信系统,性能优异的天线必不可少。目前已有不少性能优异的超宽带多天线的相关研究报道,但是缺少对这类天线进行高效设计的理论指导。基于这一背景,本论文对超宽带多天线的理论分析和设计进行了有益的探索,并取得了一些有价值的研究成果。论文首先通过近场方向图理论及特征模理论对影响超宽带天线单元间互耦的因素进行分析。然后以特征模理论为指导,结合地天线(Ground Antenna)理论设计一款紧凑型超宽带多天线,并提出了一种快速设计紧凑型超宽带多天线的思路。同时,本文也提出了显著加速宽带天线特征模计算速度的两种方法。论文的主要内容如下:第一章介绍本论文的相关研究背景,包括超宽带多天线的常见设计方法,方向图理论、特征模理论在超宽带多天线设计中的应用以及地天线的设计与应用。第二章及第三章介绍相关的基本理论:天线的辐射场理论、特征模理论等概念和一些数学基础。第四章利用近场方向图理论分析了超宽带天线单元间的互耦。第五章主要介绍了特征模的快速计算,包括并行算法和一种新的宽带特征模快速提取方法。第六章采用特征模理论分析超宽带单天线及多天线,基于该分析,提出了减小天线单元间互耦的排列方式。第七章则结合特征模理论及地天线设计理念,设计了一款小型化的超宽带多天线。最后一章对全文进行总结,给出所做工作的意义及下一步研究方向。