随着日益增长的移动通信业务多样化的发展，通信设备对小型化多频宽带天线的需求越来越迫切。近些年微带天线以其体积小，易集成和造价低等良好的性能得到了广泛的重视和研究。同时，具有独特阻带特性的光子晶体在微带天线各种技术的发展趋势中显示出巨大的潜力。　　 本文的主要目的就是研究基于光子晶体的多频小型微带天线，主要完成了以下几个方面的工作。首先对微带天线和光子晶体做了详细的理论分析，掌握并研究了这两种技术的特性和规律。然后，基于微带天线的分析理论和实际应用的需要，分别设计了两种小型多频段微带天线。第一种是对天线两条辐射边应用电抗加载方法设计的Φ型结构微带天线，采用基于有限元算法的电磁仿真软件HFSS10.0对天线的优化改进，它能同时工作于WLAN2.5GHz、3.21GHz和4.54GHz三个频段，Φ型结构微带天线整体尺寸相对减少了79.17％，同时最大增益达到了9.454dB，且其相对带宽也达到了9.1％。很好的满足了移动终端内置天线工程中的多频带和小型化要求，具有良好的应用前景。通过对天线的仿真和总结，再次应用电抗加载的方法对优化后的Φ型结构的非辐射边进行改进，获得另外两个谐振频段的四频段双Φ型小型多频天线，并且其中一个频段达到了23.33％的宽频。第二种是应用贴片开C型缝的方法来实现了天线的小型多频工作特性，并对C型缝隙的不同宽度和不同馈电位置对天线整体性能的影响进行了相应的仿真分析。通过仿真结果分析表明，在天线多频工作的前提下，天线尺寸相应的得到了有效地缩减。此外，在分析高频段电流分布的基础上，通过调节改变C型槽结构，以截断贴片表面密集电流的优化方法，有效地抑制了天线的后向辐射并改善了天线在高频段的主瓣分离现象，增加天线的增益，从而较好地满足了天线的设计指标要求。天线能同时工作于ISM2.4 GHz、Wimax3.5GHz和4.3GHz频段。在光子晶体结构研究方面，首先从光子晶体带隙理论的分析出发，建立了基于2-D光子晶体结构的微带线模型，并对其进行对比仿真分析，然后讨论了不同介电常数、基板厚度、栅格常数、填充比等参数对光子禁带的影响。然后总结了各影响因素对光子晶体禁带特性的变化规律，从而为下文光子晶体结构的设计提供了参考依据。在两者的结合方面，以已设计的C型微带天线模型为基础，根据光子晶体结构特性随参数的变化规律，设计了与C型天线相匹配的两种光子晶体结构来改善其性能：第一种提出的PBG结构主要是在天线辐射板下方的介质基板中钻周期性分布的三菱柱形空气孔，并在辐射板下方的介质层挖凹槽，使其中的光子晶体引入缺陷，然后将天线贴片放在凹槽的底部，通过合理设计周期栅格的大小和孔的尺寸来获得较宽的禁带，且使设计的天线工作频率落在我们计算的光子晶体的禁带之内。对加入PBG前后天线的回波损耗和辐射性能进行了对比，所设计的PBG结构不仅可以抑制表面波的传播，减小天线旁瓣，并在一定程度上增加了天线的增益和效率，而且在改善高频端主瓣分离现象的同时，使天线在低频端的带宽增加了6.32％，此外，所设计的PBG结构尺寸相对于传统的基底钻孔型PBG结构更小，更有利于实现光子晶体天线的小型化。第二种提出的新型PBG结构是在微带天线的接地板上腐蚀周期性的E型图案。仿真结果表明，所设计的PBG结构不仅可以抑制表面波的传播，在一定程度上增加了天线的增益，同时天线在低频端的旁瓣减小了5.577dB，而且在改善天线方向性的同时，天线的相对带宽得到了一定的提高。从而验证了所设计方案在抑制表面波、提高增益及改善天线的辐射方向性等方面的有效性。研究结果为天线的工程应用打下了相关的理论和技术基础，具有重要的参考价值；所设计的天线结构简单，性能良好，在实际移动通信中具有良好的应用前景。