自1999年以来，人工磁导体（Artificial Magnetic Conductor，AMC）在科学研究领域受到了极大关注。AMC是一种周期性结构，由铺于带地介质板上的频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）构成，其中FSS结构可以通过过孔选择接地与否。在特定的频率范围内，AMC结构能够非反相反射电磁波，抑制表面波传输的特性。过孔的引入使AMC结构表现为高阻抗表面（Hign-Impedance Surface，HIS）特性。AMC结构在表面提供了一种高阻抗的边界条件，使得它能够形成电磁表面波的电磁传播带隙。因此，带有接地结构的AMC通常被认为是一种电磁带隙结构（ Electromagnetic Band-Gap，EBG），这种结构能够抑制TE和TM极化的表面波。AMC结构的同相反射特性非常适合于低剖面天线的设计。HIS相关的研究改进了相关微波器件和天线的性能。在本篇博士论文研究了AMC的相关问题，并且提出了新的解决方法。　　由于AMC的优点，在MC结构的设计中用到了FSS单元。FSS结构对AMC单元的谐振频率，反射特性以及表面波阻抗都有决定性的影响。本篇博士论文介绍了FSS的基本概念，同时给出了一种加载型耶路撒冷十字槽FSS（Loaded Jerusalem Cross-Slot FSS，LJCS-FSS）的优化分析方法。这种方法能够给出不同结构参数对FSS特性的影响。同时，本文利用这种方法设计了具有所需特性的新型FSS结构。在AMC发明以前，FSS通常被用来设计空间滤波器。本文设计了两种FSS结构用于屏蔽S波段和C波段的电磁波辐射。结果表明，所设计的结构能够屏蔽0～75度入射的电磁波能量。　　通常，AMC的建模以解析分析和数值仿真为主。其中，数值方法不受结构形状的限制，而且，数值方法可以得到非常精确的结果。但是另一方面，解析方法已经相对成熟，计算速度快于数值方法，并且能够深刻揭示结构中的物理现象。本文提出了一种基于耦合微带传输线理论的方法的精确解析模型来评价耶路撒冷十字形AMC结构反射相位，谐振频率以及表面波阻抗特性。这种模型主要由集总的电容元件和电感元件组成。同时，同时参数扫苗方法研究了不同的形状尺寸对相位反射特性的影响。这种模型在一定程度上优化了复杂形状的AMC结构。这种理论模型主要基于耦合微带传输线理论。为了说明这种方法能够设计分析复杂形状 AMC结构，本文设计了几种AMC模型并通过数值方法进行了验证。此外，通过对比已经发表文献中的不同形状模型及实验结果，此模型的仿真结果与其非常吻合。　　在无线通信系统中使用紧凑结构低剖面天线的需求越来越多。而在天线系统中使用AMC结构的接地板可以使天线紧贴接地板同时保证足够的辐射效率。同时，有限大高阻抗AMC表面能够抑制表面波和表面寄生电流来优化天线的辐射方向性图。由于AMC为周期性结构，它们的特性必须在考虑为无限单元数或者单元数足够多的时候才能表现出来。基于这样的考虑，应当设计足够小的单元结构，这样才能有限的空间内实现足够多的单元。为实现小型化 AMC结构，本文使用了两种方法。第一种为分别在介质板顶层和中间放置 FSS结构。第二种方法是通过优化 FSS结构来降低其谐振频率。本文设计了几种不同形状尺寸的小型化AMC结构，通过与文献报道结构相比，本文设计的结构更加小型化。　　在利用AMC接地板来进行小型化低剖面天线的设计中，有时辐射效率相对于具有传统接地板的天线有所降低。这主要因为HIS结构的表面波阻抗在不同的天线辐射空间谐波下表现为非均匀性。在谐振频率下，HIS表现为磁壁，而谐振频率通过表面波阻抗计算出来，所以谐振频率会随着入射波角度的改变而改变。本文设计了几种HIS结构，对于不同的极化波，都具有很好的角度稳定性，计算结果优于已发表文献中的结构。　　传统AMC结构由放置于带地介质板上的FSS阵列组成。当电磁波垂直入射阵列表面时，X和Y极化波的反射相位差是相同的。两种不同极化波的反射相位差决定了反射波的极化形式。右旋圆极化波垂直入射到传统AMC或 PEC表面会产生左旋圆极化波。AMC结构采用非对称 FSS单元能够对于不同的极化产生不同的反射相位差，这种结构称作极化选择性AMC（Polarization-Dependent AMC，PD-AMC）。不同形式的PD-AMC能够反射右手圆极化波为右手圆极化波，线极化波或者椭圆极化波。　　本文提出了两种设计PD-AMC结构的方法，这两种方法分别基于调整相邻单元结构的电容元件和间隙距离。