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超表面(Metasurfaces,MSs)是由各种单元结构周期排列的二维阵列超材料,可用于对不同波段电磁波的调控。超表面具有低剖面、低损耗、易于设计与实现等特点,受到了国内外相关研究学者的关注,并广泛应用于偏振控制、表面波耦合器、天线反射板等方面。近年来,人工磁导体AMC(Artificial Magnetic Conductor)和电磁带隙EBG(Electromagnetic Bandgap)超表面已成为主要研究热点之一。由于AMC和EBG超表面具有同相反射相位的特点,可用作天线反射板以改善天线性能:在基本保持微带贴片原有形状的同时,实现了天线的高增益、低剖面、高效率及小型化等。本文主要采用AMC和EBG超表面对用于无线体域网WBAN(Wireless Body Area Network)的可穿戴天线进行了设计和优化,主要研究工作如下:1)设计一种基于同心方圆环形AMC超表面的双频可穿戴织物天线,该天线主要包括两部分:双频单极子天线和3×3同心方圆环形AMC结构。单极子天线由λ/4的双L形结构组成,为解决微带单极子天线增益低、对人体辐射较大等缺点,将其搭载在具有同相反射特性的3×3人工磁导体结构正上方,超表面单元结构的±90°反射相位带隙恰好与单极子天线的工作频段一致。最终使得集成天线工作在2.4-2.485GHz和5.725-5.85GHz双频段。同时,比较了将超表面结构作为单极子天线的反射板和将理想电导体(Perfect Electric Conductor,PEC)作为天线反射板时的性能,结果表明,基于人工磁导体结构的集成天线具有更低的剖面以及更强的天线定向性。2)设计了一种基于田型超表面结构的平面单极子天线,该天线工作在IEEE802.lla标准频段,主要有两个特点:第一:介质基板较薄,仅0.3mm;第二:不同于多数人工磁导体加载的天线所使用的±90°同相反射相位带隙,该天线使用的同相反射相位是-90°±45°,此相位带隙宽度与0°反射相位带隙宽度相比带宽较宽。同时,对所提出天线进行共形,并对天线性能进行分析,验证了其具有可穿戴的潜力。3)设计了一种基于2×1阵列的EBG超表面微带单极子天线,天线工作在2.45GHz。相较于前面两款天线,该天线的EBG单元结构使用90°±45°的同相反射相位带隙,并直接将EBG结构印刷在单极子天线介质基板的背部,使得集成天线的结构更加紧凑,与现有文献进行对比实现了小型化且天线辐射效率有了明显的提升;接着,在不改变天线整体尺寸的前提下,使用共面波导馈电,展宽集成天线的工作带宽,最终使得天线工作在2.37-2.5GHz。4)设计了基于T型槽超表面结构的低剖面紧凑型集成天线,仿真分析了T型超表面单元结构的色散曲线,根据传输线模型理论计算了该结构的色散特性,验证了其色散曲线符合色散关系理论,即根据传输线模型理论计算所得TM10和TM20模式与超表面单元结构的色散曲线对应所得的谐振点与仿真所得的集成天线的谐振频率基本一致,表明了天线谐振频率关系,最终对集成天线的性能进行了仿真分析。