本发明涉及微带天线技术领域，特别涉及微带天线阵列。本发明公开了一种超材料微带天线系统，以解决现有技术中微带天线阵列波束发散和指向扭曲的问题。本发明的超材料微带天线系统，包括微带天线阵列和超材料结构，所述超材料结构覆盖在所示微带天线阵列上方。本发明的有益效果是，利用超材料结构负折射率会聚电磁波的特性，聚焦因热形变而发散的微波波束，从而实现存在热形变下发射阵列天线的高增益和高空间合成效率。本发明的技术方案，能够保证天线阵列的传输效率和波束指向性，并能够有效降低天线阵列的反射系数，提高天线阵列工作带宽。本发明非常适合用于大功率微波传输系统。