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左手材料指一类人工制作的复合结构或复合材料,它具有天然材料不具备的电磁特性,在一定的频段下同时具有负介电常数和负磁导率的材料。利用左手材料的这一特性,我们将其应用到天线设计中,可以提高天线的某些特性,比如天线小型化、多频、宽带、增益等,满足雷达、通信系统对天线越来越多的要求。本文主要研究左手材料在天线中的应用。首先,研究了左手材料的实现方法。通过研究开口谐振环(Split Ring Resonator,SRR)和螺旋谐振器(Spiral Resonator,SR)结构,验证了左手材料结构具有负介电常数和负磁导率的特性,并且研究了影响SRR和SR单元左手材料的特性参数,为左手材料在天线中应用提供了设计基础。接着,本文采用加载的方法,设计了一种小型化双频天线。采用电小环天线作为辐射天线,在电小环天线上加载磁谐振左手材料结构SR和无源谐振LC结构,同时实现了天线在0.64GHz和2.56GHz处工作,反射系数分别为-25dB和-38dB。在谐振频率2.56GHz处,天线尺寸为0.3?;在谐振频率0.65GHz处,天线尺寸仅为0.07?,实现了亚波长天线。天线加工后,进行了实物测试,各项测试数据与仿真数据吻合较好。因此,加载左手材料可以使天线匹配更好,并且实现小型化设计。其次,本文采用加载左手材料覆层结构的方法,设计了两种高增益微带天线:SR覆层微带天线和SRR覆层微带天线。加载覆层结构后,微带天线的谐振频率和带宽基本保持不变。相比于普通微带天线,加载SR覆层后,微带天线的增益从6.9dB增大到8.8dB,半功率宽度减小18°;加载SRR覆层后,微带天线的增益从6.9dB增大到9.5dB,半功率宽度减小28°。说明了加载左手材料覆层能够明显提高天线的增益,减小半功率宽度,验证了本文中的左手材料覆层具有汇聚电磁波的作用。最后,对全文的研究内容做了概括和总结,并提出了下一步的研究方向。