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超材料是目前一个很热的研究课题,同时多频天线具有尺寸小,成本低等优点,所以在通信领域具有广泛的应用价值。当超材料被应用在多频天线中,就为天线的发展注入了新鲜的元素。本文的主要内容是研究基于超材料的多频天线,旨在设计多频多模天线。本文的主要研究内容如下:首先设计了基于互补环谐振腔(CSRR)和复合左/右手式传输线(CRLH)的三频天线,分析了CSRR和CRLH的工作原理,建立了它们的等效的电路图结构,然后针对于我所设计的天线结构,进行仿真并分析结果,调整天线的匹配结构,改善天线的阻抗特性,对于–10d B工作带宽,天线在三个工作频率下分别为3.85~4.01GHz,5.46~6.76 GHz,和7.986~8.121 G Hz,相对带宽分别为4%,21.2 8%,和1.7%。然后根据天线的表面电流的仿真结果,利用复合左/右手式传输线理论,在天线的三个工作频带上分别得出了天线的等效的电路图结构,从理论上对天线的工作原理进行分析。最后完成对天线的实物加工,并完成对天线的辐射特性和阻抗特性的测量,与仿真结果进行对比,结果吻合良好,并分析了小误差产生的原因。接下来设计了两种基于超材料的双频式圆极化的天线。同轴馈电的双频式圆极化的天线利用了同轴线进行单点馈电,微带线馈电的双频式圆极化的天线利用了微带带条进行馈电,并完成了天线阻抗的匹配。对于同轴线单点馈电的微带天线,首先完成了天线的几何模型的设计,通过CST进行仿真,建立了天线的双频圆极化的工作模式,通过天线结构的微调,对天线进行优化。然后分析了超材料天线的产生原因,利用金属圆片上的缝隙形成了左手式电容结构,利用贴片与地板之间的过孔形成了左手式电感,从而形成了天线的超材料结构,在这部分基础上,画出了天线的等效的电路图模型,分析了包括双频的产生原因与圆极化的产生原因。然后,对于用微带线来馈电的微带天线,同样首先完成了天线的几何模型的设计,接下来利用仿真结果对天线的结构进行微调,达到优化的目的。天线的–10d B带宽是2.08 5~2.08 9G Hz和2.31 0~2.34 3G Hz,增益为2.6 d B和6.3 d B。对于微带线馈电的双频式圆极化的天线,一样的是利用金属圆片上的缝隙形成了左手式电容结构,但对于天线的电感,则是利用金属帖片上两个互相垂直的金属短棒形成的,通过微调金属短棒之间的夹角,使得在天线上形成夹角为90°的电流,从而实现了天线的圆极化。天线的–10d B带宽是2.17~2.20GHz和2.45~2.46GHz,增益为8.1d B和7.4d B。