传统的微带贴片天线增益和方向性较低,如何提高微带贴片天线的增益和方向性成为微带天线研究的热点之一。超常介质是一种新型的人工合成电磁材料,具有自然材料所不具备的电磁特性。因此电磁特异材料可以在天线技术上带来更为广阔的视野以及广泛的应用。左手材料和光子带隙结构将为微带天线的设计提供新的方向。本文主要研究了左手材料和光子带隙结构在微带天线中的应用,本文的主要工作如下:1、研究了左手材料的基本理论和设计方法。设计了Smith左手材料和新型的左手材料。通过散射参数提取法得到周期性结构材料的电磁特性。讨论了几何参数对左手材料特性的影响。改变左手材料的形状尺寸排列方式可以得到需要的左手频段。2、比较了光子带隙结构的数值分析方法的优缺点,研究了光子晶体带隙结构的设计方法。通过布拉格散射理论来设计光子带隙结构,并运用计算机仿真软件对光子带隙结构尺寸进行优化,获得满意的光子频率禁带。详细描述了微波光子带隙结构在微带天线中的应用。3、根据微带天线的基本理论,设计了矩形微带贴片天线,分析了矩形贴片微带天线的辐射特性和阻抗匹配。设计了新型左手材料和光子带隙结构微带贴片天线。分析了左手材料和光子带隙结构对天线性能的影响。仿真结果表明,左手材料和光子带隙结构可以降低天线的回波损耗,提高天线的增益和方向性。4、运用空腔模型法来分析柱面微带天线的辐射场,设计了柱面微带贴片天线。设计了新型柱面左手材料和光子带隙结构微带贴片天线,并将其性能与传统柱面微带天线进行对比。将左手材料和光子带隙结构同时应用于柱面微带天线,获得了比较满意的结果。仿真结果证明了左手材料和光子带隙结构可以明显改善天线的性能。