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本文从两个不同角度出发,利用人工介质结构研究电磁波在等离子体中的传输特性,详细阐述了基于人工介质结构的磁窗天线与周期性等离子体柱状人工介质结构的工作原理以及技术优势。文章首先介绍了人类对开发太空资源的迫切需求以及在此过程中面临的飞行器在再入阶段出现的黑障（无线电中断）问题。概括了面对此问题国内外研究机构、科研人员提出的解决方案以及采取的技术手段。分析了现有方案和技术手段的局限性以及存在的问题,导出课题研究的必要性及意义。根据飞行器在再入阶段出现的黑障问题对等离子体及其与电磁波的互作用机理进行研究。将等离子体介质化,建立理论模型。通过模型分析了电磁波在等离子体中的传输特性,提出了电磁波在其中的传输条件,得出了外加磁场以及入射电磁波频率对电磁波在等离子体中传播的影响。合理的解释了飞行器在再入阶段出现的通信中断问题。然后,通过对人工介质结构以及磁窗天线基本原理的分析,提出将人工介质结构用于磁窗天线的设计。设计过程中为满足飞行器对天线提出的一系列特殊要求采用了微带天线,通过开槽开缝以及短路加载等技术手段实现天线小型化。设计人工介质结构,使其谐振频率略大于天线的工作频率,从而可使得人工介质结构材料表现出感性材料的特性,在近场激发磁场,通过磁场对电场的补充促进并增强电磁波在等离子体中的传播。最终设计出中心频率为2.63GHz、电磁辐射部分尺寸为0.324?0?0.324?0?0.027?0的磁窗天线。结合传统的磁窗天线设计地面对比实验,实验结果表明本文设计的磁窗天线在穿过密度1011cm3-量级80mm厚度的等离子体衰减降低至14.01dB,较传统磁窗天线低了16.5dB。最后,鉴于电磁波在等离子体中的传播条件,设计出中心频率为2.5GHz,电磁波在密度为1012cm3-量级的等离子体中传输系数S21在中心频点达到-3.6dB的人工介质结构,极大的促进了电磁波在等离子体中的传输。设计过程中为将其与传统周期性等离子体柱区分开来,对二者的工作模式以及工作机理进行对比分析,总结出本文设计结构的各参量对电磁波在等离子体中传输特性的影响。凸显本文设计人工介质结构的优越性。