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电磁带隙(Electromagnetic Band Gap, EBG)结构是由光子晶体带隙在微波中的应用演变而来的,主要分为传统蘑菇型电磁带隙(Conventional Mushroom Electromagnetic Band Gap, CMT-EBG)结构和平面紧凑型电磁带隙(Uniplanar Compact Electromagnetic Band Gap, UC-EBG)结构两类。主要具有两方面特性,分别为表面波带隙和同相反射相位特性。针对表面波带隙特性,主要分析色散曲线和S参数曲线；针对反射相位特性,主要分析反射相位曲线。本文针对光载无线通信系统对毫米波平面天线的要求,利用EBG结构特殊的电磁性能设计宽带化、高增益的天线,结论包括以下几个方面：首先,研究了CMT-EBG结构对超宽带(Ultra Wideband, UWB)单极天线性能的改善。原始天线具有9.27GHz的带宽(1.73-11GHz),覆盖PCS、UMTS、Bluetooth、LTE、Wimax、UWB六个频段应用。本文中通过在UWB单极天线的馈线两侧分别加载3×3周期的CMT-EBG,天线的带宽由原来的9.27GHz拓展到了9.47GHz (1.53-11GHz),可额外覆盖GPS, DVB-H和DCS三个频段,获得了最大151%的相对带宽；之后又对CMT-EBG加载前后,两种天线的增益、辐射特性进行了对比。比较发现：在增益和辐射效率方面,除了5.19～5.93GHz频段范围内,加载CMT-EBG的UWB单极天线较之前的性能均有明显改善。在方向图方面,CMT-EBG的引入则不会产生大的影响。最后,利用FR4板材制作了该天线,并对仿真与实测结构进行了讨论对比。其次,本文对60GHz电磁偶极子天线进行了深入研究。本文首先利用T型功率分配器对16个电磁偶极子天线单元进行4×4天线组阵。由于该天线为多层结构,所以设计的天线阵列为低温共热陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic, LTCC)工艺。与原天线相比,天线的增益由原来的4.53dBi提高到了17.67dBi,满足IEEE802.15.3c标准,具有较高的实用价值。然而,该天线阵列获得高增益的同时牺牲了天线小型化的特点。为了解决这个问题,本文设计了基于交叉型平面紧凑电磁带隙(Cross-Shape Uniplanar-Compact Electromagnetic Band Gap, CS-UC-EBG)结构的电磁偶极子天线,获得的相对带宽超过33%(50-70GHz),峰值增益平均值为11dBi,最大峰值增益由原来的4.7dBi提高到11.7dBi,获得了低成本、易制作、宽带化、高增益等特点。最后,本文利用双向对称I形缝隙平面紧凑型电磁带隙(Bidirectional Symmetrical I-Shaped Slot Uniplanar-Compact Electromagnetic Band Gap, BSIS-UC-EBG)结构来进一步改善60GHz视觉透明单极天线性能。原始天线采用康宁7980透明介质板材进行制作,其介质基板的相对介电常数为3.8,损耗角正切值为0.0001,该天线的相对带宽为20.2%(55.5-68GHz),在60GHz的峰值增益为-5.3dBi。本文提出的BSIS-UC-EBG结构能等效为频率选择性表面或者高阻抗表面,该结构在±90。之间的同相反射相位带隙范围为58.0～62.1GHz,谐振点刚好落在60GHz。然后设计了一种基于BSIS-UC-EBG的60GHz视觉透明单极天线,结构包括菱形辐射贴片、两个共平面地、50欧姆的共面波导馈线和一个周期的BSIS-UC-EBG,整体尺寸为7×9mm2。该天线获得了36.6%(49.3-71.4GHz)的阻抗带宽和4.7dBi的60GHz峰值增益。与原天线相比,加载BSIS-UC-EBG结构后,天线的相对带宽提高了16.4个百分点,天线的增益在60GHz增加了10dB。上述研究结果为设计和分析基于EBG结构的60GHz毫米波平面天线提供了指导,为EBG结构在天线中的应用提供了新的思路。