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伴随着人工电磁材料研究的快速发展，周期性结构作为其一般实现方式，已被广泛利用在微波及天线领域。本文着重研究了人工磁导体（AMC）和部分反射表面（PRS）周期性结构，分别利用其零反射相位特性和频率选择特性，设计了几种具有小型化、低剖面特性的天线。本文的主要工作可以概括为： 1.研究了AMC周期结构的等效电路模型，从原理上分析了其零反射特性、高阻抗特性和表面波带隙特性。同时，利用HFSS软件对矩形环型AMC无限周期单元进行了仿真分析，研究了主要参数对其电磁特性的影响。 2.设计了一种具有低剖面特性的谐振腔天线。基于射线跟踪模型对其谐振条件进行了研究，分析得出实现超低剖面谐振腔天线的几种情况。采用双面印刷周期结构设计了一种PRS周期单元，仿真分析了其电磁特性。结合PRS和微带贴片天线设计了一种低剖面谐振腔天线。同时，采用加载短路柱对其交叉极化进行改进。测试结果表明，在8.44-8.76GHz范围内该天线的电压驻波比小于2。天线口径尺寸为1.56λ×1.56λ，腔体高度为λ/18，同时其增益可达13.1dBi。 3.设计了一种加载空气间隙的AMC周期结构，对其结构参数进行了仿真优化。利用此AMC结构作为传统双极化天线的反射地板，设计了一种低剖面双极化基站天线。天线的剖面得到了大幅度的降低，由λ/4降低到λ/8。最终完成建模仿真和加工实验，实测结果与仿真结果吻合良好。且测试结果表明，天线两个端口在2.08-2.8GHz范围内电压驻波比均小于2。同时，获得了良好的辐射特性，其单元最大增益为9.17dBi。