电磁超介质(Metamaterials)是通过在传统的媒质材料中嵌入某种几何结构的单元,构造出自然媒质不具有的新型电磁特性的人工材料,是具有天然媒质所不具备的超常物理性质的人工复合结构的电磁材料。电磁超介质的特殊性质使它在高指向性天线、超宽频带滤波器、电磁波隐形、频率选择表面和卫星通信等领域有着广阔的应用前景。本论文以电磁超介质的概念作为切入点,通过理论分析和仿真验证相结合的方法,重点对人工电磁超介质材料中的左手材料和电磁带隙结构(EBG)两类超介质材料的人工构造方法以及工程应用进行了研究。作者的主要工作和成果概括为:设计和分析了基于左手材料的微带天线。提出了了互补谐振环形异向介质单元加载的微带天线的设计,实验证明加载异向介质后的微带天线,可以明显提高天线的辐射性能,并实现天线的小型化。设计了基于复合左/右手传输线的新型双频微带贴片天线和新型带通滤波器,从等效电路模型出发分析左/右手复合传输线模型,贴片天线仿真证明能够改善天线的方向性和辐射性能并且使天线小型化。基于复合左/右手传输线的带通滤波器的仿真实验证明可以使用紧凑型的平面结构,使微波器件尺寸不再受半波长的限制,并使用改进的设计克服了复合左/右手传输线的带通滤波器的带外噪声的缺陷。以电磁带隙结构的电源平面设计用于抑制同步开关噪声(SSN)为主要目标,设计了谐振半环型EBG单元结构电源平面、有缝隙的谐振环型EBG单元结构电源平面和谐振环与半环的嵌套结构EBG单元结构电源平面。实验结果显示三种不同类型的环结构的EBG平面,都表现出了非常好的全方向带阻特性,在阻带宽度和抑制噪声能力方面有所不同,适应不同要求,对抑制以地弹噪声为主的SSN效果良好,有非常好的应用前景。其中以有狭缝的谐振环结构,在无论带宽还是平稳抑制噪声的强度等特性上都表现得更加良好。设计了两款平面智能天线,通过使用最小均方(LMS)算法对智能天线阵列的仿真,提出了平面智能天线阵列模型的构建方法。LMS算法的收敛性与步长?关系密切,通过实验找到和阵列相匹配的步长因子。同时还通过实验研究了入射信号方向以及阵元个数对多阵元平面阵列的自适应性能的影响,找到自适应天线的侧向范围。