由于現有的天線技術固有的缺點（陣列耦合、可重構難度大、射頻隱身性能差等）或無法滿足新形式下的應用需求（植入式設備、星載應用等），研究人員近年對新型天線展開了系列研究——液體天線、等離子體天線、超材料天線、納米光線天線、植入式天線、可折疊天線等。

1、液體天線

液體天線的出現，打破了傳統固體天線的概念，其特有的性能和優勢，為天線理論和應用開辟了一片新天地。液體天線是指用液體取代固體天線輻射單元所使用的固態材料，構成以液體為輻射單元的天線，與傳統的固態天線相比，液體天線可塑性、可重構性強，具有低雷達散射截面，能有效改善電磁耦合特性，在無線通信方面具有很大的潛在應用價值。

液體天線，是指用導電液體取代普通天線輻射單元所使用的金屬材料所構成的天線。液體天線有使用離子液體作輻射單元的，也有采用液態金屬或液晶材料的。相比于傳統的金屬天線，液體天線能夠在不施加壓力的狀態下變化成各種形狀，彎折也不會導致材料疲勞，甚至能在被破壞之后自我修復并且能消除空氣縫隙，具有巨大的優勢和發展前景。

液體的諸多優點為我們提供了天線設計的新思路。液體或是液態金屬良好的結構柔韌性為天線制造提供了兩大優勢突破。

（1）天線結構的穩定性。由液體來體現穩定性，聽上去好像很不合理，但是當天線能夠工作在液體或是液態金屬狀態下時，我們再也不必擔心電影里那些爆炸場景的出現，液態天線將在受到沖擊的幾秒鐘內恢復到原樣并繼續工作，這一情景將是革命性的。

（2）液體給天線的重構提供了極大地便利條件。我們可以通過控制液體的形態來改變天線的結構，從而使天線在不同的頻段下都可以工作，非常靈活。這對于小型通訊設備的天線設計中所遇到的空間小、排線復雜等難題提供了解決方法。

2、等離子體天線

等離子體天線是一種氣態可重構天線，采用電離惰性氣體形成的等離子體代替傳統金屬天線發射或接收電磁波。由于等離子體固有的特性，等離子體天線具有突出的隱身性能，即使在工作狀態也不會反射通常的雷達波。而且，等離子體天線的寬帶、可重構性能特別適用于擴頻、跳頻等主動隱身技術。

等離子體天線的主要結構是一段封閉有惰性氣體的絕緣介質腔體（例如石英玻璃管）。當該腔體的一端（通常是底部）耦合有射頻能量時，惰性氣體開始電離生成等離子體。隨著入射能量的增加，整個腔體可以逐步被等離子體柱體充滿。由于等離子體的導電性，束縛在介質腔體的等離子柱體可以如同金屬天線一樣發射和接受電磁波。

由于等離子體具有獨特的物理特性，等離子體天線具有許多不同于金屬天線的優點：

a) 隱身特性。當天線關閉時，等離子體天線系統幾乎沒有金屬部件，雷達散射截面將很小，在電子戰中實現隱身，提高生存能力。

b) 降低互耦。在陣列天線中，非工作單元與工作單元之間幾乎不會產生互耦，大幅度降低了陣列單元間的干擾，提高了天線的性能。

c) 輻射部件電控制。不需要改變天線的物理結構，通過改變等離子體的氣體成分和電子濃度等物理參數就可以對天線的頻率、帶寬和方向性等參數進行動態重構，實現了天線的電控。

d) 解決大功率問題。采用高壓脈沖等離子體天線，可以解決目前微波天線設計中的大功率問題，避免了高壓燒毀饋線和天線的情況。

e) 結構精巧。天線中的放電管可以是強度高的石英玻璃管，相對于金屬天線，玻璃制品的重量更輕，體積更小，提高了裝配效率。

等離子體天線的主要技術問題

困擾等離子體天線研究的最大技術問題是難以達到普通金屬天線的性能指標。根據國外已公開文獻研制的等離子體天線樣機，其增益通常比同規格金屬天線低20分貝左右，基本上沒有實用價值。

另外，由于等離子體天線的耦合與匹配方式與金屬天線完全不同。等離子體天線除了饋入正常的微波信號，還需要在底部饋入激勵功率以形成并維持等離子體柱體。這兩路射頻功率需要接入天線底部的同一個耦合腔體，不但會帶來嚴重的相互干擾，而且匹配效率也非常低。因此，等離子體天線不但增益難以達標，而且為激發等離子體形成天線所需的功耗也非常驚人。

3、超材料天線

Metamaterial(超材料)，其中拉丁語詞根“meta-”表示“超出、另類”等含義，因此一般文獻中給出人工電磁材料的定義是“具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。”也就是大家津津樂道的“超材料”。Meta材料具有自然界中原有材料所不具備的獨特性質，其中出現了許多全新的物理現象。目前關于Meta材料的物理特性研究，及其在定向輻射高性能天線、電磁隱身、空間通信、探測技術和新型太赫茲波段功能器件等領域的應用研究開始成為國際物理學和電磁學界的研究熱點。

人工電磁材料（Metamaterials，Meta材料）是將人造單元結構以特定方式排列形成的具有特殊電磁特性的人工結構材料。目前研究較多的幾種超材料包括：左手材料、復合左/右手傳輸線、光子晶體、隱形衣、電磁黑洞等。

人工電磁超材料的提出，通過合理設計超材料的結構單元使其對電場和磁場產生相應的諧振，從而控制其負折射率帶寬的范圍。再通過將超材料單元與天線合理的集成，可以在不大幅度更改天線結構的情況下，提高天線的增益和定向性。

4、可植入天線

電子電路集成系統以及小型化天線技術的不斷發展，使得無線能量傳輸與數據遙測在無線生物醫療設備中的應用成為可能，展現出了巨大的應用前景。這種發展已經促進了無線能量和數據遙測在生物醫療診斷和治療方面的多種應用，包括人體心臟起搏器、人體區域網絡設備、用于檢測葡萄糖、PH值、血壓、溫度等無線傳感設備的開發設計。由于人體組織與無線能量及數據傳輸設備的強耦合，導致了對無線設備電磁特性的強烈影響，如何精確設計無線醫療設備是目前電子科學、生物電磁學領域亟待解決的一個關鍵難題。

在可植入式無線醫療研究中，面臨著諸多難題亟待突破，其中如何精確考慮人體環境對植入設備的工作性能影響、無線植入設備的工作能源補充等是當前該領域的兩大核心難題。

5、納米光學天線

納米光學天線是物理光學的新概念，與無線電波天線和微波天線類似，都是把自由傳播的能量轉化為局域能量。但是，不同于傳統天線由電流驅動的遠場－電流能量相互轉換工作原理，納米光學天線是基于金屬納米顆粒在光波頻率下特殊的光電表面性質局域等離激元而工作的。

其與射頻天線的顯著區別主要表現在兩個方面：首先，在光波段，由于天線的損耗極高，理想電導體的模型在光波段不適用；其次，在納米尺寸范圍內，由于表面等離激元等物理現象的存在，尤其是亞波長場的限制，天線特性呈現出明顯的不同。

納米光學天線不僅能夠實現亞波長尺度上的光場操控，還可以有效地增強局域場強度，因此在光電探測、傳感、熱傳導、太陽能電池、以及光譜分析等等領域中都有著廣泛的應用。

6、可折疊天線

天線作為無線通信系統中的關鍵構件，成為各國軍事領域致力發展的一項重要技術。就太空領域而言，太空之間、太空與地面之間的聯絡離不開高增益天線。在地面上，執行遠距離作戰任務的班、排或單兵欲取得和指揮部的聯絡也離不開高增益天線。對此時的機動分隊而言，重量、架設難易度便成為天線在遠距離作戰中的另一個重要性能指標。反射面天線屬于一種高性能的高增益天線，迄今為止該類型天線已經在衛星、機載雷達、地面站、移動通信站、車載站等場合中得到了廣泛的應用研究。常規的反射面天線由于多采用剛性板塊構成，因而存在重量大、成本高、架設難度大等缺點，不符合未來戰場上對通信設備機動靈活性的要求。因此，可折疊反射面天線就成了衛星通信和深空通信的最佳選擇。

在衛星應用中，由于受航天運載工具整流罩容積的限制，衛星發射時天線必須折疊起來收藏于衛星罩內。當衛星入軌后，天線再靠自帶的動力源自動展開，這就是所謂的可折疊式反射面天線

（1）固面反射面

多數固面反射面天線由中心轂和剛性板塊組成。固面反射面材料多選用金屬板或者碳纖維增強塑料( CTFR) 。由于板塊可加工成較為理想的拋物面，因而這種反射面的最大優點是精度較高。

此類天線具有重量大、造價高、收縮比小的缺點，僅局限于尺寸較小的可展開天線，故其應用較少。

（2）充氣式反射面

充氣式天線的主要構件由薄膜粘結而成。在發射前由于沒有充氣，故可壓縮成很小的體積而存放在盒內; 進入軌道后，充氣并膨脹展開。通過太陽輻射使形面固化成所要求的曲面形狀。這種天線的優點是收縮比較高、重量輕、加工費用低。盡管充氣式天線的反射器直徑可以做得很大，但是很難獲得高精度的反射面，故其工作頻率較低。

（3）網狀反射面

網狀反射面是將剛性固面反射面用金屬網代替，質量較輕、收縮比大、工作頻帶寬，波導饋電系統可以工作在大功率，且容易實現多波束、多頻段、多極化以及電掃描和電控波束寬度，適合于高分辨率的小衛星SAR 天線。

主要受以下3 個方面因素的限制:

（1）網面調整，隨著口徑增大和工作頻段的提高，對反射器的精度要求也越來越高，而目前反射面的分析與調整技術還有待進完善。

（2）網面測量，網面的測量技術相對落后，測試的效率較低。

（3）加工工藝，以網狀反射面天線為例，不銹鋼鍍鎳和鍍金鉬絲這兩種網在生產上仍存在很大技術難度，就造成了制造成本大幅提高。