极化描述了电磁波的电场矢量在传播过程中随时间变化的空间轨迹,表达了电场强度的方向和幅值随时间变化的规律。因此,通过调控电磁波的属性来控制电磁波的传播状态是一种有效的方法。因传统对电磁波进行极化转换的光学活性晶体和聚合物具有高剖面、体积庞大、难以集成到设备中等缺点,而人工电磁结构的亚波长特性对解决小型化问题具有突出的优势,其与电磁波相互作用,就可以达到自然界存在的材料所不具备的电磁特性,比如,负折射性能,完美吸波,电磁隐身等,故现在人工电磁结构常应用于电磁波的极化调控。针对人工电磁结构具有如此多的特性,本文以此展开研究,设计了宽带、低剖面、高转换效率的极化调控人工电磁结构。同时根据人工电磁结构呈现出的电磁特征,构建相应的等效电路模型,通过对等效电路模型的分析,可以为人工电磁结构提供理论支撑,并采用了表面电流的方法对所设计的人工电磁结构从物理机理方面进行了分析验证。本论文的主要研究内容如下:设计了一款多频的极化调控人工电磁结构。该结构可以在6.2—11.2 GHz的工作频带内将线极化波转换为圆极化波,在11.2—13.8 GHz频段内实现线极化波的交叉极化调控,具有高极化转换效率的特点。设计了一款三频段反射型的极化调控人工电磁结构。所设计的结构可以在5.5—5.9 GHz和12—17.7 GHz频段内实现反射型交叉极化、在6—12 GHz的工作频段内实现圆极化,具有多功能极化特性、斜入射稳定性好等优点。设计了一款透射型的极化调控人工电磁结构。该结构可以在7.7—8.8 GHz、12.7—17.5 GHz和22.8—29 GHz频段内实现透射型圆极化,且提出的单金属层结构具有低剖面、结构简单等特点。本文通过几何建模,优化仿真参数以及分别从物理机理与加工实测两方面对设计的极化调控人工电磁结构进行分析验证,研究了反射型和透射型人工电磁结构的特性,为设计宽带、高效、低剖面和多极化模式的极化调控人工电磁结构具有重要的指导价值。