由于左手材料存在損耗大、帶寬窄的缺陷，所以科學家們又在尋求超材料除了負折射之外的其他特性。2005年超材料迎來了第二次革命，研究學者發現梯度折射率媒質可以實現電磁波偏折，于2006年采用這種梯度超介質實現了電磁波隱形，同時利用電磁超介質可以控制電磁波傳播方向。從那時起，超材料就不僅僅包括左手材料，它有了更廣泛的含義，它不一定非要介電常數小于零，也不一定要磁導率小于零。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。

三、超材料在天線中應用

3.1、超介質在高性能電小天線中的應用

3.1.1、基于空間匹配原理的超介質加載天線

通常，電小天線的輻射電阻很小、電抗很大，與源阻抗之間嚴重失配，天線的輻射效率很低。自2003年起R. W. Ziolkowski對基于超介質加載的電小偶極子天線、環天線進行了深入的研究分析，提出了空間匹配的概念。研究結果表明：在電小天線近場加載超介質層（如圖4所示），通過適當的設計，超介質層可以在很大程度地抵消電小天線的電抗，從而提高天線的輻射效率，同時，在天線本體的激勵下，加載的超介質結構通過空間耦合成為天線的寄生輻射元，進一步提高了天線的效率和增益。

圖4  超介質加載的電小天線

基于超介質加載的空間匹配原理可以簡單地由圖5來說明：以偶極子天線為例，天線與其近場區域（自由空間）組成的整體可看作是一個電小偶極子，等效為一電容；包裹在天線外面的超材料層（由左手材料或ε﹤0的單負材料ENG構成）在天線的激勵下可認為是另一個電偶極子，但由于該超材料層的介電常數為負值，其電抗呈感性而非容性，超材料層等效為一電感，因此，整個超介質加載的電小天線系統等效為一個LC諧振器，這就相當于在天線與空間之間增加了匹配網絡，達到減小甚至抵消其電抗的作用，以提高天線輻射效率。

圖5  超介質加載的空間匹配原理示意圖

貝爾實驗室根據空間匹配的原理設計了超介質加載的單極子天線（如圖6），將單極子的尺寸縮短至λ/50，輻射效率也達到了61%。

圖6  貝爾實驗室設計的超介質加載單極子天線

3.1.2、近場諧振寄生電小天線（Near-field resonant parasitic antenna，簡稱NFRP天線）

NFRP天線的設計實際上也是源自超介質加載的空間匹配原理，不同的是NFRP天線不需要加載超介質層覆蓋住整個輻射體，它只需要在天線的近場加載一些超介質結構，通過精確設計超材料的結構形式、尺寸及位置，同樣可以達到抵消天線電抗，使得天線阻抗與源阻抗匹配的作用。NFRP天線的等效模型及匹配原理如圖7所示。R. W. Ziolkowski等人設計的幾種NFRP天線如圖8~10所示。

圖7  NFRP天線的工作原理