近年来,全向天线在电子侦察、无源测向、广播、移动通信、基站通信、敌我识别、制导武器、现代医疗等领域具有广泛的应用,随着无线电通信系统的飞速发展,如何实现天线的宽带小型化和全向高增益成为研究的热点问题之一。本文以套筒振子天线为基础,探讨天线宽带小型化以及全向高增益的实现方法,并分别进行了理论分析、天线设计、实物加工和性能测试等工作。本文的主要工作可以概括如下:1.论述了全向天线以及测向天线阵的研究背景与意义,概括了各种类型全向天线的主要优缺点和国内外研究现状,介绍了测向天线阵的国内外研究现状以及性能特点,总结出全向天线和测向天线阵的发展趋势。2.介绍了传统套筒振子天线的基本理论,并对天线的设计理论和经验公式进行了仿真验证。为了提高天线性能,对天线的结构进行变形,设计了一款新型的宽带套筒振子天线。天线在0.71GHz-2.06GHz的频带范围内天线的S11<-10dB,相对阻抗带宽达到97.5%;在0.71GHz-1.83GHz频带范围内水平方位面的最大增益大于0dBi,不圆度基本小于±1.5dB,实测结果与仿真结果具有较好的一致性。3.介绍了天线阵的基本原理,以单极子天线作为单元,对天线阵设计理论进行了仿真验证。而后以新型宽带套筒振子天线作为单元,设计了一款新型的高增益宽带全向天线。提出了螺旋排布的馈电方式,降低了馈电线缆对水平方位面增益和不圆度的影响。最终,天线在0.58GHz-2.17GHz的频带范围内S11<-10dB,相对阻抗带宽达到115%;在0.63GHz-1.68GHz的频带范围内,实测增益基本大于6dBi,水平方位面方向图的不圆度小于±1.5dB,实测结果和仿真结果一致性较好。4.阐述了印刷天线的基本理论,以矩形印刷单极子天线和三角形印刷单极子天线为基础,设计了一款新型阶梯形印刷套筒振子天线和一款新型三角形印刷套筒振子天线,实现了套筒天线的小型化和低剖面。经测试,两款天线分别在0.6GHz-4.6GHz和1.3GHz-8.5GHz的频带范围内S11<-10dB,相对带宽分别为154%和147%,实测结果与仿真结果相符合。5.阐述了干涉仪测向和均匀圆阵的基本原理,以对称振子天线作为单元,验证了设计原理的有效性。最后,以新型阶梯形印刷套筒振子天线作为单元,分别组成了五元均匀圆阵和九元均匀圆阵,并对仿真结果进行了分析,为后续圆环测向阵设计工作奠定了理论基础。