微带天线作为一种新的天线类型,以其众多的优点为近年来天线领域一个新的研究热点。尽管将其应用到探地雷达系统上很好的解决了传统探地雷达天线因为体积过大、造价昂贵而导致其实用性低的问题。但仍然存在微带天线增益不高或带宽不够对探地雷达性能影响的问题。近年来,电磁超介质作为一种新的便于批量制造的人工材料,由于其独特的电磁特性,例如：电场、磁场和波矢服从左手定则、坡印廷矢量与波矢反向平行、逆斯涅耳折射现象、逆切伦科夫辐射效应等。这都为我们改善探地雷达天线性能提供了新的思路,因此摸索电磁超材料在探地雷达天线上的作用,对于探地雷达的工程应用具有重要的意义。本文围绕电磁超材料在新型探地雷达天线中的应用开展以下几个方面的研究：首先是贴片天线和电磁超材料的理论基础。其中包括：贴片天线的工作原理、实现负介电常数和负磁导率的物理机制及通过等效介质理论反演材料本构参数的方法。其次,在软件CST上实现了能在1GHZ频段工作的贴片天线与材料的设计和仿真,通过调整天线各参数而改变天线的等效电容、电感,设计了工作频率在0.5GHZ-1.2GHZ的超宽带天线,同时在这一工作频率的基础上我们设计出了相应的负介电常数材料、负磁导率材料及多种双负材料。通过对所设计材料S参数的反演及对其工作频率时表面电流的分析,验证了其等效负本构参数特性。最后将所设计的天线与材料结合起来,通过对原天线辐射场极化方向的观察选取合适的距离将所设计的超材料加载其上使得天线和材料能够相互耦合,对比加载单负材料的天线与加载普通反射金属板的天线及原天线的性能参数,证明了我们设计的单负材料在提高天线增益及方向性上的显著作用。在加载双负材料的过程中由于原天线辐射场的原因致使加载后的天线其增益及方向性并没有很大的改观,但是对其辐射方向图的观察证明了双负材料在改善天线增益及方向性上的作用。本文的主要创新点是：设计了工作频率在0.5GHZ-1.2GHZ的超宽带天线,工作频率在1GHZ左右的单负材料及多种双负材料,证明了超材料在改善天线性能上的作用。