电磁辐射引起的污染会对人体会造成严重伤害,电磁波也可能会导致信息泄露,因此对电磁辐射的防护及防止电磁波泄露有着重要意义。由于电磁波是通过天线发射和接收的,要实现电磁辐射防护或防止电磁泄露,如若改变天线参数,则会引发天线某些我们不希望的性能改变,引入吸波材料/涂层可以很好地解决传统从电磁波设计本身入手会遇到的一些技术瓶颈。然而,目前设计的吸波涂层厚重、频带窄、不能与电子器件良好共形、大多数频段较低以及对电磁参数而言可设计性不强等不足,制约了其在无线电领域的应用。具有人工设计结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的新型材料——电磁超材料/超表面能解决以上问题,超材料是一种智能型材料,能够从电磁波吸收需求出发,利用设计软件来设计出具有对应频带的宽带吸波功能的超材料结构,此外,超材料/超表面还有很好的性能,例如可以通过操控超材料来改变天线系统的性能,使得天线工作带宽得到改善以及提升其圆极化等性能成为可能。因此,开展吸波涂层/超材料设计及其在多频带、宽频带天线领域的应用研究,对于促进材料学科吸波领域以及无线电学科的发展具有较大的理论与实践价值。本文基于对不同组分吸波涂层的制备以及基于超材料/超表面的不同结构设计研究,结合本文中设计出来的天线型式,找出适合现代通信系统对于多频带、宽频带以及圆极化性能要求的天线及超材料结构,分析了结构的参数,并在多个天线上进行应用,探讨超材料/超表面在天线应用上的电磁性能,在基本不损害天线其它性能的前提下,实现了天线带宽的展宽以及线——圆极化波的转换。作者的主要工作及创造性成果如下:1、制备了三种高吸收率宽带复合吸波涂层,分别是ZnO晶须/有机硅脂复合吸波涂层、Mg2Y型六角晶系钡铁氧体/E44环氧树脂/EP固化剂复合吸波涂层、碳纳米管/钴铁氧体复合吸波涂层。当这三种吸波涂层的厚度分别为2mm、2mm、1mm时,其吸收带宽分别为 13GHz(55 GHz 到 68 GHz),4.1 GHz(12.4 GHz 到 15.5GHz)及3.1GHz(14.9GHz到18GHz)。并对三种吸波涂层的的质量比、涂层厚度、煆烧温度等对吸波性能有影响的因素进行研究,利用Maxwell方程及边界条件,对涂层的吸波机理进行了分析,并利用Matlab软件进行涂层参数设计。2、设计了不同频段的基于超材料/超表面的超宽带吸波体。其中THz频段吸波体吸收率大于90%的频率段从0.98THz到2.64 THz,其相对带宽为91.7%;GHz频段吸波体吸收率超过80%的频率从4.97 GHz到11.27 GHz,其相对带宽为77.6%;而对于双层介质超材料吸波体,吸收率超过80%时的频段从5.18GHz到15.7GHz,相对带宽为101.1%。接着设计了一个基于超表面的极化转换器,该转换器能在3.99 GHz 到 4.03 GHz、4.96 GHz 到 5.28 GHz、6.07 GHz 到 8.78 GHz 与 11.07 GHz 到18.29 GHz四个频段内实现线——圆极化,且在5.41 GHz到5.9 GHz与9.12 GHz到10.69 GHz频带内,将线极化入射波转换成转换率PCR大于80%的交叉线极化波。3、分别用三种不同的圆极化技术设计了三款圆极化天线。高隔离度宽带MIMO圆极化天线,在满足|S11|<-10dB和|S21|<-14dB时,获得了 1.7 GHz到6.8 GHz的工作带宽,在满足|S22|<-10dB时,获得了 2.2 GHz到7 GHz的工作带宽,在不同端口激励,分别获得了 42.5%与4.1%、18.2%、11.1%和2.3%的3-dB AR带宽;加载了 C型寄生贴片天线测量阻抗谐振带宽为117.3%,测量的3-dB AR带宽为32.2%和3.8%;加载开槽椭圆寄生贴片和LRH单元的超宽带微带天线实现了 3-dB AR带宽为69%和10-dB回波损耗带宽为107.9%。4、将吸波涂层/超材料与天线结合起来。把单端口馈电的圆极化天线与Mg2Y型磁铅石铁氧体/E44环氧树脂吸波涂层结合起来,改进天线的工作带宽;然后对缝隙天线及本文中提出的宽带天线进行超材料加载,实现了天线的线——圆极化转换,SHSP缝隙天线覆盖6.35 GHz到7.1 GHz的AR频段,而阻抗谐振频带为6.31 GHz到 7.12 GHz;SHSP 宽带天线 AR覆盖2.4 GHz 到 3.32 GHz 及 6.35 GHz 到 7.1 GHz,阻抗谐振频带1.68 GHz到6.69GHz,并实现了在三维空间的宽角度圆极化。