随着现在信息技术特别是无线电电子学和电磁学的发展,人们对于无线通信设备在小型化、集成化以及功能多样化方面的需求日渐加强。作为必不可少的电磁收发工具,超宽带低剖面天线得到越来越多微波工程研发人员的重视。本文以高功率超宽带定向辐射平板天线研制任务为牵引,以解决脉冲信号波形高保真度辐射问题的实际工程需求为出发点,分别从频域和时域角度开展了超宽带低剖面天线的研究与设计。论文的主要工作如下:1、设计了一种六倍频程超宽带平面天线,并提出了一种可用于天线小型化设计的介电常数可控的微波基板设计方法。针对微带贴片天线频带较窄的问题,从超材料电磁调控的思路出发,通过引入多谐振技术,实现了一种反射系数在4.10GHz～24.9GHz频段范围内都不超过-10d B的超宽带天线。进一步的,由于传统微带天线通过增加基板厚度进行小型化设计时,会出现高次模以及增加介质损耗而导致天线增益下降。针对天线的小型化设计需求,基于周期波导理论,将光子晶体运用于微带天线的介质基板设计中。由于光子晶体结构的电磁带隙功能,加载二维光子晶体介质基板的新型微带天线在基板厚度增加时,其增益不会降低,提出的可控介电常数二维光子晶体介质基板对微带天线的小型化设计具有重要的应用价值。2、基于TEM（Transverse electromagnetic mode）喇叭天线原型,设计了一种加脊加介质低频超宽带低剖面天线。受鱼尾结构和经典脊形结构的启发,通过独特的弯曲结构设计并结合介质加载技术,设计了一种在65MHz～308MHz工作频率范围内满足S11小于-10d B的指数型加脊加介质TEM喇叭宽带天线,在天线低频段工作带宽得以扩展的同时实现了更强的方向性和更宽的频率范围。3、基于双锥天线,设计了一种小型化超短波频段扁平结构倾斜式漏斗状天线。双锥天线由于辐射方向图呈现苹果形状,存在辐射零点,在其结构基础上,根据镜像原理,通过方向图赋形设计,有效解决了天线与无人机等空中设备建立通信时的盲点问题。更进一步地,为改善天线的反射系数,基于无反射电阻加载技术对天线进行终端加载,实现了一种在30MHz～300MHz整个超短波频段内电压驻波比小于3的低剖面定向辐射倾斜式漏斗天线。实测结果表明,该天线对于时域脉冲信号的辐射具有较高的保真度。