随着3G通信技术的普及以及4G通信的蓬勃发展,寻求宽频谱和高效频谱利用率的天线已经是迫在眉睫。超宽带技术具有传输速率高、容量大、成本低、功耗小、保密性能好、抗干扰能力强等等优势,这使得超宽带天线成为最具竞争力和发展前景的研究方向之一。但是普通的超宽带天线已经很难满足当今时代高效率高集成度的要求,所以多极化工作形式受到了关注,超宽带双极化天线作为一种新型天线,正在被现阶段的通信领域所广泛应用。由于移动通信用户数目的增加,现有的频谱资源日益紧张,进一步要求基站天线能实现多频集成特性。因此,研究并设计出具有双频段、超宽带、双极化的天线具有重要的工程实际意义。本论文将超宽带天线、双频天线以及双极化天线一起作为研究对象,研究其超宽带技术、双频技术以及双极化技术,并通过三种不同的实现形式,考量其对驻波比、隔离度以及交叉极化电平等指标的影响,综合设计出超宽带双极化天线、双频双极化宽带天线以及双频段超宽带双极化天线,从而最终设计出符合设计要求以及实际需求的天线。首先对天线的基础理论和技术指标进行了简要介绍,并对单一的双频天线、超宽带天线以及双极化天线的基础理论和设计技术进行分析,通过天线基础理论中的辐射方向图、回波损耗、带宽、隔离度以及交叉极化电平作为技术指标进行研究。其次设计并实现了一款应用H型缝隙耦合馈电的辐射面开阶梯槽结构的超宽带双极化天线。通过这款天线,初步分析了H型缝隙耦合馈电对于降低天线Q值的重要性,验证了辐射面开阶梯槽的曲流技术对于拓宽频带的可行性、采用贴片加载的层叠结构对于改善辐射方向图的可行性以及通过对角正交馈电实现具备高隔离度特性的双极化天线的有效性。随后设计并实现了一款应用叉形馈电的对称双弓形辐射面嵌套结构的双频双极化宽带天线。通过这款天线,分析了采用贴片正交形式实现高隔离度双极化天线的可行性,验证了对称双弓形面嵌套结构实现低回波损耗双频天线的可行性以及通过叉形馈电结构实现双频宽带特性的有效性。最后循序渐进设计并实现了双枝节巴伦馈电的开宽槽对称U型辐射面结构的双频段超宽带双极化天线,这款天线覆盖了全2G和3G通信网络频段的。通过这款天线,分析了巴伦馈电结构对于拓宽频带的重要性,验证了应用对称U型辐射面开宽槽的形式来拓宽频带的可行性、采用双枝节巴伦馈电结构实现低回波损耗双频天线的可行性以及辐射贴片整体空间上的±45°垂直放置来实现高隔离度和高交叉极化电平的有效性。