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随着移动通信业务的迅速增加，在天线的设计上提出了宽带宽、多频带、小型化的要求，而微带天线具有结构紧凑、外观优美、体积小、重量轻等优点，得到广泛的应用。但是低增益、窄带宽的缺陷却限制了微带天线的使用。最近几年，一种称为“特异材料”(Metamaterial)的人工复合型材料在固体物理、材料科学、光学和应用电磁学等领域开始获得越来越多的关注，由于具有一些特殊的电磁特性(如负的介电常数、负的磁导率、负的折射率等)，从而使其在实际应用中具有重要的价值。将这种具有特殊电磁特性的特异材料应用到微波中，制作新型的微波器件，成为一个崭新的课题。将微带天线的设计原理与新型的特性材料(Metamaterial)相结合设计出了一个新的小型宽带天线，其阻抗匹配带宽可以达到108.3％。这在单层矩形天线中是很少见的，在回波损耗为-10dB时其频率范围为0.5GHz～3.1GHz，其中包含了无线通信系统中常用的频段(900MHz、1800MHz、1900MHz，2GHz，2.4GHz)。它的谐振频率为2.4GHz，物理尺寸为40×10mm~2，远小于传统的矩形微带天线。另外本文还把扩展带宽技术(如孔槽耦合馈电)与多频带天线设计方法相结合设计了一种双频带天线，其谐振点的频率分别为2.4GHZ和5.57GHZ，在谐振点时阻抗匹配带宽分别为16.7％和5.3％，它们可以用于无线通信系统中。本文中的数值仿真算法主要采用FDTD技术，而且通过设置完全匹配层(PML)吸收边界条件和划分非均匀自适应网格等技术，来提高FDTD数值计算的精确度。本文首先对设计的天线进行数值仿真，并把仿真的结果和用微波工作室(CST)的仿真结果进行比较，证实了FDTD算法在计算该类结构模型时的有效性。随后采用相同的方法，不断改变天线的结构以得到性能更优越的天线。在实验方面，采用印刷电路板技术加工仿真结果满意的天线，用网络分析仪分析其性能，并与仿真结果作对照。通过理论仿真和实验最终设计出了三种性能优越的微带天线。