人工表面等离激元是一种存在于亚波长周期性金属结构表面的电磁波,根据不同的传输特性可以分为人工局域表面等离激元和人工表面等离极化激元。通过在金属表面雕刻周期性凹槽或者孔列能将表面等离激元的工作频段从远红外和光波段扩展至微波、太赫兹频段,并且通过改变凹槽、孔列的物理参数即可对谐振频率进行调控。本论文将基于人工局域表面等离激元的亚波长金属螺旋开槽结构与基于人工表面等离极化激元的慢波传输线相结合,设计了一款可用于高集成、小型化电路系统的水平极化全向天线。主要工作内容概括如下:1、通过仿真计算,验证了亚波长金属螺旋开槽结构能够支持人工局域表面等离激元的电磁谐振,并且通过改变螺旋型凹槽的物理参数对谐振频率进行调控。2、设计了一款基于人工表面等离极化激元的慢波传输线。该结构由共面波导匹配结构和人工表面等离极化激元波导结构组成。该传输线的传输性能可以通过改变结构中的槽深、槽宽进行调控。通过对结构参数的优化,传输系数在2.1GHz-5GHz的频带内达到0.9以上。特别在2.5GHz到3.1GHz的频带内,达到了0.98以上。此外整个结构不需要金属地的支持,该方式有效消除了金属地对天线辐射的影响。3、人工局域表面等离激元的磁谐振模式类似一个磁偶极子,因此亚波长金属螺旋结构能够作为天线进行水平极化全向辐射。亚波长金属螺旋结构的厚度仅为0.035mm,尺寸远小于其他常用的水平极化全向天线,在集成电路中更具优势。我们采用基于人工表面等离极化激元传输线对该天线进行耦合馈电,通过仿真和实验对天线性能进行验证。