北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System,BDS）是我国自主研发的卫星导航系统。随着2020年北斗3号最后一颗卫星的发射成功,BDS完美收官,对其应用的研究成为未来发展的主要任务。天线作为BDS接收/发送端最为重要的射频元件之一,其性能优劣直接影响着系统的通信质量。在卫星通信系统中,往往采用圆极化天线以增大信号接收的可靠性,同时还可以克服法拉第旋转现象产生的影响,且抗雨雾干扰能力强。目前,在卫星导航系统中广泛应用的天线形式主要有微带天线和螺旋天线等。近年来,关于超材料的研究报道越来越多,利用超材料的新颖特性设计天线既给新型天线的设计带来机遇,同时也面临很大挑战。本文对应用于BDS的超材料圆极化天线进行了研究,并取得了以下成果:（1）设计了一款基于超材料复合左/右手（Composite Right/Left-Handed,CRLH）传输线的右旋圆极化天线,用于接收BDS中B1频段（1561 MHz±2.046 MHz）的导航信号。该天线是由I型和Γ型两种CRLH传输线单元构成的双臂圆环天线,其外圈圆环由Γ型单元构成,内圈圆环由I型单元构成,采用单点馈电方式进行馈电。加工测试结果表明,该天线可以实现右旋圆极化,在工作频率1.561 GHz处的|S11|约为-13 d B,其3-d B轴比波瓣宽度为114°,3-d B轴比带宽约为7.4%,增益大约5.61 d Bic,满足BDS对导航天线的要求。（2）基于超材料结构提出并设计了一种应用于BDS的双频双圆极化短报文通信天线。天线结构为由16个I型单元和17个Γ型单元构成的单臂平面螺旋,采用单点馈电方式进行馈电。利用CRLH传输线可以在不同频段分别产生负相移常数和正相移常数的特性,实现在北斗L频段/S频段分别辐射/接收左/右旋圆极化波的特性。加工测试结果表明,天线在1.615 GHz频率处辐射左旋圆极化波,增益约为3.6 d Bic,在L频段,|S11|＜-10 d B的带宽约为8%,3-d B轴比带宽约为6%;天线在2.492 GHz频率处接收右旋圆极化波,增益约为4.85 d Bic,在S频段,|S11|＜-10 d B的带宽约为12%,3-d B轴比带宽约为5.5%,满足BDS对短报文通信天线的要求。（3）使用Avago公司的ATF系列pHEMT设计了一款两级级联的宽带低噪声放大器,其工作频段覆盖BDS的B1频段和S频段。为了获得宽频段特性,采用并联电阻式负反馈结构,每一级的匹配网络均选用低Q值的匹配网络,以获得宽带特性。实测结果表明,该低噪声放大器工作频段为1.5 GHz～2.6 GHz,工作频段内噪声系数小于2 dB,带内增益为30±1 dB,满足设计要求。