人工电磁材料是近10年来电磁领域的研究重点,其中发展起来的超材料和超表面对传统天线的性能有显著的提升。本论文主要围绕便携式宽带高增益天线的设计和波束偏转以及波束扫描的实现两大主题展开。传统的高增益天线如微带阵列天线、口径天线,虽然能实现很高的增益,但体积庞大,带宽不宽。而传统的宽带天线如L型探针馈电微带天线、微带开槽天线虽然能实现很宽的带宽但增益较低,方向图宽带内不稳地,有时主瓣方向还会发生偏转。而本文设计的工作在10GHz的基于零折射率超材料的宽带微带天线,不仅能够实现19.5%的相对带宽,而且在宽带内方向图相当稳定,最终平均增益达到11dB。另一方面,对于波束偏转和波束扫描的技术来说,传统上主要有两种,第一代是抛物面天线,广泛应用于微波频段的卫星通信,它是由抛物面反射器和位于其焦点处的馈源组成,通过机械地旋转抛物面反射器来实现波束扫描,但抛物面一般采用金属材质,所以机械旋转功耗比较大,而且扫描速度也比较慢。第二代是有源相控阵天线,有源相控阵雷达采用数量众多的发射/接收模块,每一个辐射器都有一个发射/接收模块,这使得有源相控阵天线造价昂贵,工程化难度加大。为了解决上面难题,本文利用惠更斯超表面的原理,仿真实现了一个能够实现30~o偏转的高透射的超材料天线罩,并对电可调的惠更斯面单元进行了研究。