无线通信技术的迅猛发展，对作为无线通信系统以及武器装备关键部件的天线提出了越来越高的要求。一方面，室内高速无线数据接入技术的兴起对超宽频带天线提出了广泛需求。同时，由于在超宽带通信系统的工作频段范围内，还存在诸如无线局域网（WLAN）、WiMAX等通信系统，为了降低不同通信系统之间的相互干扰，具有陷波特性的超宽带天线近来获得了广泛关注。另一方面，传统低副瓣笔形波束的阵列天线已经不能满足当前军事领域和民用事业的需要，具有特定赋形波束的阵列天线获得了广泛深入的研究。本文密切结合某预研项目，着重围绕小型化超宽带天线设计及其频域特性研究、超宽带天线陷波特性分析、高性能赋形波束阵列天线优化综合等方面开展工作。作者的主要工作和创造性成果可概括为以下几个方面：　　1.研究了几种超宽带天线的设计实现方法。首先，提出了一种燕尾形结构的平板单极天线，并通过调整燕尾形中半椭圆结构的轴比，使天线获得了理想的阻抗带宽。其次，为了便于天线与前端射频电路集成，提出了一种采用微带线馈电的印刷型超宽带单极天线，并借助于具有渐变结构的地板改善了天线的阻抗匹配特性。最后，研究了一种U形宽缝隙口径型超宽带印刷天线，讨论了宽缝隙口径大小等因素对天线带宽的影响。实际制作了上述几种天线并对其辐射特性进行了测量，实测结果表明文中提出的天线均具有良好的方向图特性。　　2.研究了超宽带天线的陷波特性。首先，通过在燕尾形平板单极子天线中嵌入缝隙的方法使天线在5GHz-WLAN频段呈现出较大的驻波系数，即生成了所谓的陷波特性，详细地讨论了缝隙长度的变化对陷波频段中心频率位置的影响。其次，在共面波导馈电的印刷型超宽带天线上构造了两种不同类型的缝隙，使得天线在5GHz-WLAN和WiMAX频段同时具有了带阻特性，着重分析了不同缝隙之间的相互影响。最后，设计研究了具有双陷波特性的U形口径天线，并从天线的实测阻抗曲线出发，给出了一种等效电路模型，定性地解释了嵌入天线中的谐振结构生成陷波特性的工作原理，为后续关于超宽带天线陷波特性的研究提供了重要的参考依据。　　3.设计制作了一副具有平顶波束方向图的十单元直线阵列天线。首先，提出了一种新的混合遗传算法，该方法将步长加速法作为一个局部搜索算子融入到传统遗传算法中，提高了新算法的优化效率。其次，针对传统阵列综合中忽略阵元互耦导致优化计算结果不精确的问题，文中将十元直线阵列单元实际方向图带入优化过程，提高了计算结果的准确性。最后，根据优化结果设计制作了阵列馈电网络和天线阵列原理样机，并对其辐射特性进行了测量，测量结果与计算结果吻合良好，验证了本文提出的阵列天线波束赋形方法是正确而有效的。　　4.提出了一种综合平面阵列二维平顶波束方向图的设计方法。首先，研究了具有圆极化特性的阵列单元，实际制作了天线模型并对其辐射特性进行了测量。根据天线单元远场方向图中两个互相垂直的切平面，比较精确地重新构建了阵列环境下天线单元的远场三维方向图，并计入到平面阵列波束赋形优化进程中，提高了阵列优化计算结果的可靠性。其次，提出了一种子阵旋转法，利用阵列对称性大大减少了优化过程中的优化变量数和辐射方向图采样点数，提高了算法的优化效率。最后，采用上述方法优化综合了两种类型的平面阵列——矩形平面阵列和非均匀同心圆环阵列，并将两种阵列的优化计算结果带入仿真软件进行仿真计算，阵列仿真结果与计算结果的良好吻合表明了本文设计方法的有效性。