新型人工电磁材料由特定几何形状的亚波长单元周期或非周期排列所构成,其媒质特性取决于基本单元结构及单元空间排列方式,对电磁波具有超常的调控能力。将其与传统天线结合进行超材料天线的设计,不仅丰富了天线类型,也为突破传统天线设计瓶颈提供了新的思路,进一步推动着无线通信系统的发展。本文对新型人工电磁材料在天线设计中的应用进行了研究,包括基于超表面和人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polaritons,SSPPs) 三种新型天线,主要内容和研究成果如下:1.将极化转换超表面与半波偶极子天线结合设计了一款圆极化超表面天线,利用偶极子反射波与直射波的交叉极化产生圆极化辐射,结构简单,圆极化性能好,角度范围宽(在φ = 和φ= 90°两个主平面上可分别达到123°和90° ),且在主极化方向上能够有效降低雷达散射截面。2.基于牛眼结构设计了一款牛眼漏波等离激元天线,利用正弦周期电抗扰动将约束在金属表面传播的SSPPs转换成自由空间辐射波,同时引入边缘绕圈设计降低天线后瓣,其主瓣辐射角度与理论设计一致,且在一定带宽内具有频率扫描特性。3.基于渐变槽线天线设计了一款平面槽线等离激元天线,利用槽线两侧金属地板上刻蚀的周期性沟槽产生SSPPs,并引入正弦周期电抗扰动实现SSPPs到自由空间辐射波的转换;同时将辐射主瓣的仰角与槽线的倾角设计成互余角,以保证槽线天线的端射辐射特性。