随着通信设备带宽和速率的提升,宽带天线及其阵列的研究和应用越来越被研究者所重视。本文研究了宽带阵列天线及测向算法技术,将天线阵列与测向算法技术相结合,有效地改善了测向算法在宽带阵列中的测向能力。本文在分析时域全向盘锥天线设计原理和方案的基础上,采用双层圆板和锥体末端弯折的方式进行宽带匹配、小型化的研究设计,使其能够在频带内获得良好的辐射和匹配特性。进一步地,采用时域求解方法对其时域脉冲特性包括时域发射特性、时域接收特性、群时延、信号保真度、幅频相频特性进行了细致的分析研究和仿真计算。为了满足超宽带系统的技术需求,设计了可水平全向接收0.8～18GHz雷达信号的火山烟雾状单极子天线,结果在频带内可实现VSWR≤2.5且全频带具有良好的全向辐射性能。为验证其设计性能,对超宽带天线系统进行了原理样机的加工测试,测试结果与仿真结果基本一致。针对宽带测向阵列的需求,设计了小型化印刷对数周期偶极子天线。通过对振子臂进行二次弯折,有效地将印刷型对数周期偶极子天线的横向尺寸缩小了37.6%。对弯折后的各振子弯折角度、振子间距和长度等进行了合理的分析和优化,最终在0.4～1.5GHz频带范围内可实现VSWR≤2.5且具有良好的波束特性。根据测向算法的设计要求,分析研究了8元宽带圆环阵列的测向天线,利用所设计的小型化宽带测向天线阵列结合比幅测向算法并改善了其测向精度。首先介绍了基于八阵元的比幅测向算法,对幅度比较法的测向过程和原理进行了细致的分析。针对圆环阵列信号的特性,分别对全向比幅测向的系统误差和随机误差进行了仿真计算,采用MATLAB程序对波束宽度误差、张角误差和通道失衡误差的结果进行了分析和总结。另外研究了基于空间谱估计的噪声子空间类算法,分析了当来波信号为宽带信号或者相干信号时的处理办法,并对理想情况下的结果进行的仿真计算。通过改变信噪比、信号来波个数以及采样次数,对比了各种情况下MUSIC算法的对来波角度的估计性能。然后采用小型化印刷对数周期偶极子天线,进行了8元宽带测向阵列的组阵设计。测向天线阵列可在0.4GHz～6GHz内实现VSWR≤2.5,隔离度大于30d B,且频带内具有良好的辐射特性,波束交叉点损失L_s≥2.1d B。为了验证所设计的宽带圆环阵列的实际性能,对其原理样机进行了加工测试,测试结果与计算结果基本一致。最后利用所设计8元宽带圆环阵列对所设计全向比幅测向算法进行仿真验证,结果表明其在各频点的测向误差△φ<3.4°(RMS)。