可调谐器件是现代无线通信系统的重要组成部分。向列相液晶(NLC)作为一种新型调谐元件,其工作频段可达10 GHz以上且具有低损耗特性。本文旨在研究适用于微波天线结构的液晶NLC的电磁特性,液晶可调谐特性,液晶结构设计及其潜在应用,并设计一种基于向列相液晶的可调谐装置,使之能够与传统天线结构整合并实现移相效果。本论文由以下五部分组成。第一部分,通过液晶材料的理论分析,对液晶分子取向角的广义方程进行了推导,得到了方位角和液晶响应时间的微分方程解的数值方法。并采用有限差分方法进行分析,由此方向角获得了较传统方法更为精确的结果。第二部分,提出一种新型电倒置微带线移相器装置,通过交流控制向列相液晶分子取向角,实现了NLC分子排列顺序的改变。交流偏置电压从0 V增加到20V时,器件的相移变化为45°,插入损耗从0.56 dB改变为1.06 dB。同时,品质因数值达到76.15°/dB。第三部分,对于可调的单波束天线,提出了一种液晶可调的半模基片集成漏波天线(HMSIW-LWA),并通过引入过渡结构,提高HMSIW-LWA输入功率辐射模式的效率。通过对新型基于NLC调谐介质特性的研究,有效的控制了液晶分子的取向角。当偏置电压由0 V变为20 V时,HMSIW-LWA的主瓣方向在NLC的作用下可以在特定频率实现±26°的变化范围,增益从6 dB增加到9.4 dB。第四部分,对于可调双波束天线,本文提出了一种基于液晶NLC技术的新型?形可调谐双波束微带漏波天线(MLWA)。该新型?形微带可实现双波束的辐射模式。利用基于IMSL控制的NLC结构,并借助折线结构,MLWA的体积缩小了55%。在YZ平面内,该天线的远场波束指向±38°。此外,当偏置电压由0 V变为20 V时,在XZ平面之内方向图改变了±25°,并逐步转变为双波束辐射模式。当移相器的偏置电压由0变为20V时,天线的增益始终大于6 dB,在XZ平面内的双波束对称辐射角可达±48°。第五部分,在单元漏波天线的基础上,提出了一种新型?形的基于NLC技术的双波段双波束微带阵列。该天线的两个谐振模式分别出现在9.955 GHz和12.23GHz,通过0 V变为20 V交流电压的变化,一方面控制液晶的分子调节,从而实现双波束;另一方面实现了1.085 GHz和1.43 GHz两个谐振模式的谐振频率的变化。在9.955 GHz频点,YZ平面双波束对称辐射角可达±39°,半功率波束宽度为48.5°;在12.23 GHz频点,最大可实现53.7°的半功率波束宽度。此外,该天线阵列的增益大于7.18 dB。