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随着移动通信系统集成化水平不断地提高,对作为其中重要组成部分之一的天线提出了越来越高的要求。电小天线因其较小的电尺寸,便于电路集成的优点受到了天线设计者的广泛关注。近些年,国内外的研究者提出了许多基于Metamaterial的电小天线,这类电小天线的优势在于无需外部匹配网络就能与现有的50Ω馈源进行匹配,并且极大程度的提高了电小天线的辐射电阻,使其有着较高的辐射效率。本文重点研究了这种基于Metamaterial的电小天线工作机理,针对电小天线阻抗带宽很窄及辐射效率不高的特点,分别提出了拓展电小天线阻抗带宽和提升其辐射效率的有效方案。并且对设计的电小天线进行了实物制作和测试,测试结果能够很好的符合仿真结果,验证了本文所做工作的正确性。本文的主要工作和创新点如下:(1).对基于Metamaterial的电小天线的研究现状进行概述,详细分析了这种电小天线的工作机理,以此作为创新思想的来源和理论基础。(2).提出以一种利用多个开口谐振环(SRR)结构来拓展电小天线阻抗带宽的方案。其创新点在于通过调整各个SRR的相对中心位置来降低SRR之间的串扰,将多个SRR各自的阻抗带宽有效的相加,就能够有效地拓宽电小天线的阻抗带宽。我们利用三个SRR结构,设计制作了一个阻抗带宽大约三倍于单个SRR结构的电小天线。(3).提出了一种提高电小天线辐射效率的方案。其创新点在于通过将多个能实现强烈磁耦合的辐射体相叠加,辐射体之间的强耦合不仅能够有效降低天线的电尺寸,并且能够使每个辐射体上的电流呈相似分布的特性,这种电流分布特性能够有效地提升电小天线的辐射效率。我们利用SRR结构,设计制作了一个工作在1/20波长的电小天线,其辐射效率能够达到41%以上。