超材料(Metamaterials)是一种具有特殊物理性质的人工复合结构,近年来在微波天线领域得到了广泛的应用。微带天线由于质量轻、体积小、易集成等优点,一直是研究的热门课题。将超材料结构加载在微带天线结构上,可以根据设计的超材料的性质来实现不同的功能,如:实现天线的小型化、多频段、高增益和超宽带等。本论文主要研究的是利用超材料实现微带天线的多频段。主要包括以下几点:第一,对微带天线和超材料的研究意义和研究现状进行了详细说明,重点介绍了微带天线的基本理论和超材料结构单元的相对磁导率、相对介电常数的提取方法。第二,根据微带天线的理论知识,设计了两款工作在1.268GHz和1.575GHz频段的单频天线;并且设计了一款具有磁负特性的双重开口谐振环(DSRR)超材料结构单元,对1.575GHz的单频天线加载此结构单元,可以使天线工作在1.268GHz和1.575GHz。两款单频天线均加工了实物并且进行了测量和调试。第三,设计了两款多频段天线。均是对单频天线加载不同数量的超材料结构单元,进而实现天线多频段。第一款天线是对工作在2.5GHz的印刷偶极子天线加载四个双负特性的超材料结构单元,最后天线工作在2.05GHz和4.21GHz;第二款天线是对工作在4.18GHz单极子天线的辐射贴片左右分别加载一个磁负特性的超材料结构单元,最后天线工作在2.1GHz、3.1GHz 和 4.2GHz。本论文采用加载超材料的方法实现天线多频段工作,利用该方法设计的天线具有结构紧凑、频带宽和易于加工等特点。这里共设计了四款单频天线和三款多频天线,其中部分天线加工了实物,所有天线参数均进行了优化,使其工作在需要的频段。