为了实现天线的低剖面、高增益及隐身,本文研究了超材料覆层的电磁特性并将其成功应用于天线的优化设计中。超材料覆层奇特的电磁特性为我们提高天线性能提出了新的设计理念和方法,其简单、多变、灵活的结构为天线工程师提供了更多的设计空间。　　本文主要针对 Fabry-Perot谐振天线和微带天线,利用超材料覆层的电磁特性对天线的低剖面、高增益、低 RCS等关键技术进行理论分析和实验研究,提出了三种新的设计方案并进行了实验验证。　　主要研究内容和结果如下:　　1.对基于超材料覆层的低剖面天线进行了研究。首先对低剖面 Fabry-Perot谐振天线的理论进行了讨论和阐述。然后设计了两款低剖面天线,其中基于传统 SRR覆层的结构将天线剖面降低至?/4.6;而基于双S覆层的结构则实现了天线剖面的进一步降低,由于该结构的负相位特性天线的剖面仅为?/12.7(11mm),相比传统Fabry-Perot天线的?/2(70mm),天线的剖面降低了59mm。　　2.对基于超材料覆层的高增益天线进行了研究。针对尺寸有限的Fabry-Perot天线存在较大副瓣的问题,研究和设计了一款基于高阻表面和波纹槽结构的高增益天线。利用该结构的高阻特性抑制波导口附近表面波的传播,减少天线后向功率损耗,从而提高天线的增益。研究表明,加载周期高阻表面结构仅能在较窄的频带内提高Fabry-Perot天线的增益,而加载非周期结构后可以使天线在更宽的频带内具有高增益,且带内增益稳定性更佳。　　3.对基于超材料吸波体的低RCS(Radar Cross Section,雷达散射截面)天线进行了研究。利用超材料吸波体的强吸波特性,设计了两款窄带吸波体。首先设计了一款开缝双环吸波体,该结构在1.59GHz和4.06GHz均表现出超强吸波特性。然后设计了一款具有宽角度入射、极化稳定的吸波体,并将其加载于微带贴片天线周围,研究了其对微带天线RCS和辐射特性的影响,仿真计算表明,天线工作频带内RCS明显降低,且该结构几乎不影响天线的辐射特性。