随着科技的进步,现代通信系统正朝着高集成化、高可靠性的方向发展,在现代通信系统中,天线作为接收与发射电磁波的关键部件,其设计与创新对于通信系统而言至关重要。波束扫描天线兼具全向天线和定向天线的优点,不仅增益高,而且可以人为控制其辐射波束方向,以满足人们对通信的不同需求。漏波天线由于自身具有辐射波束频率扫描的特性,且同时具有成本低、易制造、增益高、剖面低、波束宽度窄、带宽宽等优点,在微波领域受到广泛关注。近二十年发展起来的左手材料给漏波天线的发展带来了新的契机,将漏波天线与左手材料相结合,可以实现定频波束扫描的效果。这种定频波束扫描天线仅需普通的电控元件,利用非常简单和紧凑的馈电结构,无需任何移相器就可以实现波束扫描,可以作为传统相控阵天线的一种有吸引力的低成本替代方案。因此,本文对基于超材料的定频波束扫描漏波天线进行研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文的主要工作和创新点包括如下三个方面:(1)采用基本的传输线结构设计了一种基于复合左右手传输线的定频波束扫描漏波天线。该天线除了基本的辐射结构外,还拥有相应的可电控的馈电网络与端口匹配结构,通过调节馈电网络中变容二极管的偏置电压实现天线辐射波束扫描。所设计天线的波束在5.2GHz频率下可以从-55°扫描到+41°,总体覆盖范围达到96°。天线的最大增益为4.46d Bi,边射方向增益为4.05d Bi。(2)采用基片集成波导(SIW)结构设计了一种基于复合左右手传输线的定频波束扫描漏波天线。由于天线的基本导波结构为基片集成波导,所以该天线具有增益高、辐射效率高、且易于与其它平面电路集成等优点。通过在波导上引进左手结构,所设计天线可以通过变容二极管实现16GHz频率下从-28°到+22°的定频波束扫描,且增益均高于10d Bi。(3)采用梳状基片集成波导(CSIW)结构设计了一种基于复合左右手传输线的定频波束扫描漏波天线。为了克服基片集成波导结构上下金属层不能进行电压隔离的缺陷,天线采用了梳状基片集成波导结构。由于梳状基片集成波导使用四分之一波长的微带线替代基片集成波导的金属通孔,所以对于有源器件的加载变得更加简易可行。通过构造左手结构,该天线最终可以通过调节变容二极管的偏置电压实现2.98GHz频率下从-50°到+65°的定频波束扫描,总覆盖范围为115°,且大部分增益均高于6d Bi。