科技的进步促进了无线通信系统的飞速发展和不断的更新换代,大容量、高速度、小型化以及适应复杂环境成为其发展趋势。天线作为无线通信系统中重要的部分,对其要求也越来越严苛。同时,电子设备广泛应用于医学检查和疾病治疗,亟需开发具有生物相容性和降解性的可植入设备。电磁新材料和可生物降解材料的使用推动了新型天线的发展,基于电磁新材料的天线设计更为符合无线通信系统的要求,而可生物降解材料的使用也满足了可植入系统对于天线的要求,其良好的降解特性解决了电子垃圾对环境造成危害的问题。本文围绕电磁新材料和可生物降解材料设计天线,有效解决了现代通信系统中天线的关键问题。本文的主要工作包括以下几个方面:1.分析了基于电磁新材料和可生物降解材料设计天线的研究背景和意义。分类介绍了电磁新材料在天线设计中的不同作用,同时分析了现有的可生物降解电子设备的发展前景,为今后的研究奠定了基础。2.提出了四款基于电磁新材料的多频、宽带线极化天线。使用单极子天线和ELC谐振环的结构,利用ELC低谐振频率的特性,耦合产生低频谐振频带,设计三频线极化天线;在上述研究基础上,加载电磁超表面结构改善了天线匹配,设计了宽带线极化天线;基于天线的对称性,设计了小型化三频天线。接着,应用复合左右手传输线理论,设计了双频方向图各异的零阶谐振天线。所提出的四款天线均设计简单、体积小、各个频段相对独立可调,可以应用在WLAN和WiMAX等多个通信系统中。3.提出了两款基于电磁新材料的双频圆极化天线。使用L型微带馈电的环形缝隙天线,加载矩形贴片电磁超表面结构,通过馈电结构激励缝隙和电磁超表面,同时产生两个右旋圆极化工作频段;使用不对称折叠环形缝隙,加载改进的电磁超表面,提出了一种双频圆极化天线设计方法,两个频段圆极化旋向可以独立调节,设计、加工并测试了一款在两个频段分别为右旋圆极化和左旋圆极化的天线。上述的两款天线工作频带覆盖2.5GHz和3.5GHz,具有低频比、低剖面、高增益的特性。4.提出了两款基于电磁新材料的可重构天线。采用缝隙耦合激励的电磁超表面作为辐射贴片,在电磁超表面相邻单元之间加载变容二极管,设计了谐振频率在2.36GHz-3.22GHz较大带宽（相对带宽30%）内连续可调的高增益天线;在领结型天线两侧放置耦合单元,通过PIN开关控制耦合单元长度,使得天线的辐射方向图在三种不同的全向辐射模式之间改变;在上述天线研究基础上,加载电磁超表面作为低剖面反射器,通过控制PIN开关,设计了波束指向可以在三种不同方向之间变化,增益均大于9dBi的方向图可重构天线。所设计的可重构天线均有着偏置电路简单、调节方便的特性。5.研究了可生物降解材料以及基于此的天线。根据现有可生物降解材料物理特性和应用,对其进行分类,接着使用一种可生物降解聚合物聚乳酸作为天线的介质基板,进行了可生物降解的天线设计。首先设计并加工了工作在自由空间的微带贴片天线,仿真和测量结果相吻合证明了该介质基板的稳定性。其次,使用铜箔和聚乳酸通过改进的加工工艺制备了工作在液体中的微带贴片天线,天线有着良好的谐振特性。设计并完成了天线的降解实验,将上述天线浸入温度大于介质基板溶解温度的去离子水中,并保持水温,观察介质基板的逐步溶解和天线谐振特性变化。在持续18天的降解实验里,天线的谐振频段逐步降低,同时其介质基板逐步分解为小的颗粒,表现出了良好的降解特性。所设计的天线是第一次使用可生物降解聚合物为天线的介质基板,为今后发展基于可生物降解材料的天线积累了实验和工程制造经验。