随着通信技术的发展,UWB(Ultra Wide Band)无线通信系统的应用越来越广泛。同时,对传统的电磁场与电路理论也提出了新的挑战。人们己经开始探索新的理论来解决所面临的新问题,如时域瞬态电磁学、超宽带电磁学、计算电磁学、概率理论等。也正在不断寻找适用于UWB应用的射频电路设计方法。其中,作为UWB系统射频端出入口的天线模块的设计已经成为目前研究的热点。本文从天线的结构,频域特性和时域特性三个方面对Vivaldi超宽带天线进行了分析和设计,为超宽带天线的设计提供了良好的技术支持。由于超宽带特性不仅仅体现在方向图和阻抗的带宽上,而且要考虑其相位失真。一般的天线设计过程也仅仅停留在频域范围内,本文首先在讨论FDTD(Finite-Difference Time-Domain)法的基本迭代算法、网格划分技术、吸收边界条件、激励源技术以及时域/频域远场外推技术的基础上。着重利用该算法分析Vivaldi天线的时域特性。其次,本文对TEM喇叭天线、对数周期天线、双锥形天线和螺旋天线四种典型的超宽带天线进行了理论分析,总结并讨论超宽带天线的设计方法和手段。然后,本文提出了一种Vivaldi天线结构及其新型的馈电系统,通过理论分析、仿真优化设计,详细讨论了Vivaldi天线的各种参数对辐射性能的影响。根据设计结果,完成了实验样机的制作。测试结果表明,该天线在3.1GHz～10.6GHz频段内得到比较满意的辐射性能,实现了超宽带技术要求,与理论分析吻合较好。