随着电子科技的进步和电子通讯的高速发展，通信电子设备也朝着种类多样化、功能全面化的方向发展。天线作为通信电子设备中最基本的部件之一，需要同时满足多种严格的指标要求，如多频段、小型化、高增益等。但是传统的天线设计方法已经无法满足现代通讯发展的需求。电磁超材料的提出，使人们对传统的电磁场理论有了全新的认识，为天线的研究设计开创了新的篇章。　　本文以电磁超材料在多频段天线中的应用为研究主题，结合实际的工程应用需要，设计了两款超材料天线。　　1.基于超材料覆层的法布里—珀罗（Fabry-Perot）双频谐振腔天线的研究与设计。首先从经典Fabry-Perot谐振腔天线的理论出发，推导分析了Fabry-Perot双频谐振腔天线的基本理论。然后设计出了一种八字型电磁超材料结构单元，利用该超材料结构单元在工作频段内的负相位特性，设计了一款新型低剖面双频Fabry-Perot谐振腔天线。天线的剖面高度为λ/24，相比于传统Fabry-Perot谐振腔天线的λ/2，新型天线的剖面高度降低了62.8mm。　　2.基于电磁超材料的双频段圆极化微带天线的研究与设计。首先分析了圆极化天线的基本理论以及实现方法，以传统的实现天线小型化、圆极化的技术为理论基础，设计了一种背腔式的双频圆极化微带天线。其次，本文利用电磁超材料SRR结构单元在工作频段内的高磁导率特性，设计了一种加载电磁超介质的背腔式双频圆极化微带天线。从仿真与测试结果可以得出，背腔式双频圆极化微带天线加载超材料后，尺寸减小了17mm，在保证达到指标要求的情况下，实现了天线的小型化，改善了天线的辐射性能。实测结果表明：基于电磁超材料的双频圆极化微带天线的实测辐射特性均满足工程设计要求。