近年来,随着无线通信技术的飞速发展和通信用户的快速增长,频谱资源也随之日益紧张。为了解决这一问题,科研人员提出了很多方法,以提高频谱利用率,认知无线电技术就是在这种情况下产生的。天线作为无线通信系统的发射与接收器件,起着关键性的作用。认知无线电技术中的一项重要任务也就是天线设计。认知无线电天线与普通天线的不同之处在于它既要能够在很宽的频率范围内感知频谱资源的空闲情况,同时又要能及时将自身的通信频段调整到空闲频段进行通信,这对天线设计来说是一项挑战,尤其对一付天线同时实现宽带感知功能和窄带频段切换功能的要求来说更是关键的难点。本文针对这一难点,在超宽带平面单极子天线的基础上利用加载PIN二极管和变容二极管的方法实现了天线的超宽带感知和窄带通信功能的切换,并在窄带通信状态下实现了通信频率的可重构。本文的主要工作和创新点有如下几个方面:(1)提出了一种新型基于微带线馈电的,同时具有超宽带感知和频率可重构窄带通信功能的认知无线电天线。在微带线馈电平面单极子超宽带天线的基础上,通过在地板上开“X”形缝隙,并在缝隙上的合适位置加载PIN二极管和变容二极管,实现了能够覆盖3.3GHz-10.6GHz的超宽带感知功能和能够工作在3.1GHz-8.1GHz之间连续切换的频率可重构窄带通信功能。并对所设计的天线进行了加工测试,验证了天线设计的有效性。此外,进一步在原结构的基础上引入直流偏压结构,减小了直流电控导线对天线辐射性能的影响。(2)提出了一种新型基于共面波导馈电的同时具有超宽带感知和频率可重构窄带通信功能的认知无线电天线。在共面波导馈电平面单极子超宽带天线的基础上,通过在地板上靠近馈电线开两个关于馈电线对称的开路缝隙,并在缝隙上加载PIN二极管和变容二极管,通过PIN二极管的通断状态以及变容二极管的不同电容值,实现了具有超宽带感知和频率可重构窄带通信功能的认知无线电天线。此外,还研究了一种缝隙加载二极管的新方法,并将该方法应用于认知无线电天线的性能改进研究中。(3)提出了一种新型的适用于多径环境中的小型化多输入多输出(MIMO:Multiple-input-multiple-output)认知无线电天线。在共面波导馈电认知无线电天线的基础上,利用切半技术(将原天线沿对称线切开取其一半)形成MIMO认知无线电天线的小型化单元结构,然后将两个单元组合在一起,构成能够应用于多径环境中的具有认知无线电功能的小型化MIMO天线,研究了单元间的隔离度及其受隔离结构的影响情况。