随着无线通讯产业的飞速发展,天线作为空中无线信号的接口,其在无线通信系统中的地位越来越重要。无线通信前进的脚步也给天线带来了各种挑战,未来的无线应用将要求天线具有更高的性能。目前天线正朝着小型化、多频、高增益等方向演进。传统的微带天线往往还存在着各种各样的不足,如增益低、频带窄、效率低等,限制其应用,因此需要进一步提高其性能。Metamaterials超材料是一种结构为周期或非周期性排列的人工电磁材料。其性质不但由组成材料的化学特性所决定,还和组成单元的结构有关。超材料可实现常规材料不可达到的介电常数或磁导率在正值或负值范围内的任意设计,如当这两者同时都为负值时候的左手材料。而且它蕴含大量新奇物理现象,如逆斯涅尔定律等。复合左／右手传输线(composite right/left-handed transmission line, CRLH-TL)是同时具备左手性质和右手性质的metamaterials的一种传输线实现形式。它弥补了传统谐振式metamaterials的缺点,在带宽和损耗方面都远远优于左手材料。利用复合左/右手传输线的特殊性质来为要求具有多频、高增益等天线性能的设计方案带来新颖的素材。因此本文首先研究了超材料方面的理论,重点是在复合左/右手传输线理论方面的研究,并在后面基于复合左/右手传输线的理论来设计两款天线。在归纳了多频天线的常用技术之后,本文在二维复合左/右手传输线的mushroom结构的基础之上,设计出了一款多频的、小型化的微带天线。利用类“蘑菇型”的单元结构和弯折线产生多个谐振频点,在随后仿真出其表面电流分布等结果,并用这些参数来分析天线的谐振和辐射特性。同时制作天线样品,测试后并对比仿真与实测结果。该天线可工作于2.62GHz,3.91GHz,6.52GHz和8.05GHz四个频点。同时,仿真结果说明该天线在各谐振点的谐振性能基本保持一致,可满足一定的无线通信应用的需要。本文接着在第四章中设计出了一款新颖的、无过孔的复合左/右手传输线单元结构的天线。该天线还在接地板上加载了缺陷接地结构,与上面的辐射贴片相对应产生高的辐射能量。此外还对天线模型建立了等效电路进行分析,调节等效电路模型的电抗参数来改变天线的谐振频率。随后对天线样品进行了加工测试。仿真与实测结果的对比情况与预期相符,也证明了等效模型的正确性。该天线在中心频率实测的最高增益为6.7dBi,实测的最高辐射效率为75.6%。此外,我们还将该天线结构组成1×2的阵列,进行组阵的初步研究。