有源可编程超材料克服了传统超材料电磁特性单一的缺陷,具有多功能、工作频带可调、应用范围广等优点,大大拓宽了超材料的研究方向。本文在复合左/右手传输线(CRLH-TL)理论基础上围绕基于零阶谐振(ZOR)的有源可编程超材料进行研究,聚焦于ZOR的可编程特性的实现,所设计有源可编程超材料天线应可用于低功耗、低成本需求的设备间通信,如第五代移动通信(5G)中窄带物联网(NB-Io T,Narrow Band-Internet of Things)。本文主要研究成果概括如下:第一,提出了一种基于PIN二极管非线性的有源均匀可编程ZOR超材料天线。首先设计了一种基于“J”形超材料结构的2单元零阶谐振超材料天线,进一步利用加载的PIN二极管通断对超材料结构进行有源调控,实现16个线性ZOR状态(0000～1111),同时提取了PIN二极管开关状态下单元的色散曲线及等效参数验证ZOR状态,针对ZOR在设计频段上具有可调盲区的缺点,提出使用二极管的非线性状态覆盖可调盲区,即实现多状态频率的连续均匀可调,最后使用单片机控制超材料天线实现4.7GHz～5.3GHz内30种ZOR状态的切换。第二,提出了一种窄带有源可编程ZOR超材料天线。利用Mushroom结构实现了整个3单元超材料天线的窄带特性,进一步利用结型场效应管(JFET)作为有源开关对ZOR谐振进行调控,同时对单个单元加载JFET时的色散曲线进行分析,提出使用电压(0.85V～1.1V)控制JFET对ZOR谐振状态的均匀连续控制,并用联合仿真进行仿真分析,最后介绍了集成于超材料天线背面的可编程功能模块的设计,可实现4.5GHz～5.5GHz共18种状态的切换。