近年来，随着现代无线通信、雷达技术等迅猛发展，对天线性能提出了越来越高的要求，如何利用超材料覆层来实现天线的低剖面、高增益等性能已成为当前研究热点。本文主要针对基于超材料覆层的 Fabry-Perot谐振天线和圆极化喇叭天线的电磁特性进行理论分析和实验研究，并就三种设计方案进行了实验验证。　　主要研究内容如下：　　1.基于超材料覆层的低剖面天线研究与设计。首先对低剖面Fabry-Perot谐振天线的物理机理进行阐述。然后对Lorentz型电超材料覆层单元的负相位特性进行详细分析，并将覆层加载到微带天线上对其性能进行数值分析。研究结果表明：与传统Fabry-Perot谐振天线相比，天线的剖面降低了46.7mm，并且增益值也得到明显提高。　　2.基于宽带超材料覆层的高增益天线研究与设计。针对传统Fabry-Perot谐振天线增益带宽窄问题，首先简要分析了获得宽带高增益天线的方法，从而设计出在宽带范围内满足谐振条件的频率选择表面(FSS)单元。其次，采用改进型微带天线和缝隙耦合贴片天线作为辐射源设计出具有宽带特性的高增益天线，研究表明采用缝隙耦合微带天线馈电的高增益天线可获得更宽的带宽。最后，根据FSS电参数分析设计出一种非周期超材料覆层，使天线增益及其带宽进一步提高。　　3.基于手性超材料圆极化天线研究与设计。首先基于手性超材料的电磁特性设计出具有极化不敏感、负折射特性的圆极化器。然后将其加载于圆极化喇叭天线上方，研究了其对圆极化喇叭天线性能的影响，仿真计算表明：在工作频带内与未加载圆极化器的喇叭相比增益得到进一步提高。