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阵列天线因其高增益和强方向性而广泛应用于通信、雷达等领域。随着设备集成度的提高,阵列天线的小型化也得到了快速的发展,如何去耦已成为阵列天线小型化的重要问题和关键技术。近年来,超材料的兴起极大的促进了阵列天线去耦合研究的发展,但是,目前的研究主要集中在窄带线极化阵列天线的超材料去耦合方面,而对于宽带阵列天线及圆极化阵列天线的去耦问题则涉猎较少。超材料具有的很多特异性质使其在隐身衣、完美透镜和电小天线等研究中广泛应用。但是,超材料存在损耗大、频带窄的缺点,因而对于提高超材料增益、拓宽超材料频带的研究非常重要。本文针对上述两个方面的问题进行了研究,取得成果如下:1、等效电磁参数的准确提取能够帮助深入探索超材料的电磁特性。对于使用散射系数法求解超材料的等效电磁参数唯一解时,Kramers-Kronig关系式存在截断误差的问题,提出了一种频率外推的改进方法,并以Drude模型和Lorentz模型验证了方法的准确性。2、设计了一种微波方螺旋吸波超材料,并用频率外推的改进方法提取等效电磁参数,证明了设计的超材料在工作频段内具有电超材料、磁超材料和左手材料的特性。仿真结果表明,该吸波超材料的平均吸收率在90%以上,且具有左/右旋圆极化不相关的特点。3、将设计的圆极化方螺旋吸波超材料与线极化平行金属线相结合,用于阵列天线互耦的抑制。仿真和实测结果证实了该结构对阵列天线互耦抑制的通用性及有效性:窄带二元阵列天线边到边间距为0.04λ0时,耦合降低了 20.28dB;宽带单极子二元阵列天线边到边间距为0.20λ0及0.035λ0时,耦合分别降低了 30.65dB及10.35dB;圆极化缝隙二元阵列天线边到边间距为0.12λ0时,耦合降低了 9.05dB,同时轴比降低了 12.8dB。4、针对超材料损耗大、频带窄的问题,首先设计了一种单管负阻电路加载的有源超材料,使增益提升了 3dB左右;然后设计了一种非Foster匹配的双管负阻抗变换电路加载的有源超材料,实现了最大6.1dB的增益提升和15.79%的频带展宽。