微带天线具有剖面低、易加工以及易集成等许多优势,在近年来被广泛使用,但该类天线具有窄带和低增益的缺点。常用于提高微带天线带宽和增益的方法要么使天线尺寸庞大,要么增加了设计的复杂性,要么增加了从分析到制造的难度。通过国内外学者的研究发现,超表面结构可以很好的控制电磁波,将其应用于微带天线可以在保持天线低剖面优势的同时改善天线的缺点。本文主要围绕将超表面加载到微带天线上,使微带天线获得更好的性能展开研究,具体的工作如下:（1）通过加载超表面的方式设计了两款高增益微带天线。将传统的矩形辐射贴片替换成超表面结构,提高了单频点微带天线的增益,最终设计的微带天线增益达到了9.06dBi。对矩形贴片微带天线的尺寸参数进行扫频分析,在介质板底面的馈电电路加载双耦合孔径,使微带天线工作在7.95GHz和10.2GHz两个频点上,通过参数优化的方式使天线的两个工作频段都具有高增益。最终设计的双频段高增益天线在两个工作频点的增益分别为10dBi和8.9dBi,为多频段定向通信系统提供了天线设计的思路。（2）设计了一款加载单层超表面的宽带微带天线,超表面印刷在介质板顶面,介质板的底面为共面波导馈电电路,天线通过阶梯型的耦合孔径馈电。最终设计天线的相对阻抗带宽约为58.6%（7.2-12.5 GHz）,覆盖整个X波段,峰值增益达到8dBi,平均辐射效率为 92.1%。（3）在单层超表面微带天线的基础上又设计了一款加载了双层超表面的宽带微带天线,其中一层超表面印刷在底面为阶梯型孔径的介质板顶面。另一层超表面直接印刷在介质板上,放置在天线的上方。为了增加超表面与介质板底面的阶梯型孔径之间的耦合,设计了非均匀的双层超表面结构,上层的超表面矩形贴片单元的尺寸设计略大于下层超表面的贴片单元。双层的超表面结构与阶梯型的耦合孔径共同作用,使天线获得了95.6%（4.8-13.6GHz）的宽阻抗带宽,增益峰值为9.1dBi。仿真结果与测试结果吻合良好。本文通过加载超表面的方式对微带天线的特性进行了研究与设计,为军事领域中的侦查和探测以及超宽带短距离室内定位中的天线设计提供了思路。