超材料在智能天线、太赫兹全息成像和电磁隐身等领域具有极广的应用前景。超材料的负磁导率特性,使其极其适合做激励高密度微等离子体的载体。而放电尺寸小、性能稳定的微等离子体可应用于化学分析、环境保护和材料处理等领域。因此对基于超材料结构的微波微等离子体源进行研究具有重要的实际意义。本文根据超材料的基本结构,研究了多种基于单、双开口环缝谐振器的2.45GHz小功率微波微等离子体源,包括矩形单开口环缝谐振器（SSRR）、圆形单开口环缝谐振器（SSRR）、矩形双开口环缝谐振器（DSRR）、圆形双开口环缝谐振器（DSRR）以及二元矩形双开口环缝谐振器等结构。首先,利用HFSS仿真软件,优化设计了多种单、双开口环缝谐振器结构,研究相关结构尺寸的变化对S参数、谐振频率和场强分布等的影响。根据优化结果,制作基于单、双开口环缝谐振器的微波微等离子体源实物,测试其S参数。最后搭建实验系统,研究空气和氩气条件下输入功率、真空度等对微波微等离子体的激励特性、放电强度和光谱特性等的影响。根据相对强度比较法和Stark展宽效应,分析微波微等离子体发射光谱,估算微波微等离子体的电子温度及电子密度。实验研究表明,微波微等离子体激励后,微等离子体放电区域随着输入功率的增大而增大（真空度不变时）,随着真空度的升高而增大（输入功率不变时）。对于二元矩形双开口环缝谐振器,在氩气条件下,当输入功率为2.1W、真空度为1140Pa时,内、外环缝隙处可激励起微波微等离子体。比较电子温度、电子密度,发现空气条件下的高于氩气条件下的,矩形结构的高于圆形结构的。当DSRR的内、外环缝隙处均激励起微等离子体时,其电子密度和电子温度均高于SSRR结构的,而当DSRR仅外环缝隙处激励时,其电子密度和电子温度均低于SSRR结构的。微等离子体对开口环缝谐振器表面产生了一定的腐蚀。本文工作对基于超材料结构的小型化微波微等离子体源的研究提供了一定的参考。