磁环偶极子、电偶极子和磁偶极子组成动态多极子三大类别。磁环偶极子由圆环体上沿经线流动的电流产生的,可以等效为一系列磁偶极子首尾相连形成一个闭合环,磁环偶极子方向根据右手规则,大拇指方向。与传统超材料磁振子结构产生的共振相比,磁环偶极子超材料能充分开发磁振子之间的耦合和共振模式间的杂化,可以实现更加非凡和奇特的共振模式以及放大效应,具有潜在的应用价值。本文基于环偶极子设计了一种超灵敏传感器。另外,无线通信是一种常见的电磁技术,在目前这个高信息化的时代,一个稳定且具有高的信道容量的无线通信系统显得尤其重要。圆极化天线具有抗多径干扰和多径衰落等优点,具有较好的稳定性。宽带技术和轨道角动量(OAM,Orbital Angular Momentum)技术能够有效提高通信系统的信道容量,具有极大的研究价值。本论文基于宽带技术和轨道角动量技术分别设计了两种圆极化天线。本论文的主要工作如下:1.提出一种新颖的基于电磁环偶极子的开鼓形谐振腔,谐振频率为860 MHz,在该结构谐振腔内部实现了场汇聚效应,具有涡旋磁场分布,具有高Q值,高达573.3。该结构对介电常数和磁导率微扰具有超高的灵敏度,非常适用于超灵敏度传感器的应用。2.提出了一种结构新颖的小型化宽带圆极化开槽缝隙天线,改变金属地板的不对称性和馈电位置实现了圆极化特性,加载寄生单元进一步的展宽了天线的圆极化带宽并且实现了天线的小型化。该天线实现了100%(2.15-6.44 GHz)的圆极化带宽和紧凑的结构0.32×0.31×0.006λ~3(λ为最低工作频率的自由空间波长)。3.提出一种可重构OAM圆极化高增益、低剖面超表面天线阵列,通过旋转馈电技术超表面在空间激励OAM圆极化波,通过馈电网络中四个PIN二极管切换形成两种OAM模式l=±1可重构。