随着天线的近场区在近年来得到越来越多的关注,学术界和工业界对近场聚焦和赋形波束天线也愈发重视。近场聚焦天线在实际应用中有着广泛的需求,例如近场无线传能、近场探测、遥感以及近场高分辨率成像等。近场聚焦天线用于近场传能一方面能够有效减少衍射效应,减少能量浪费,提高能量利用效率,达到能量在近场高效传播的目的,另一方面也能够提高功率密度,对优质的近场通信和近场高分辨率成像也有重要作用。而近场赋形波束技术也能用于近场室内探测、近场射频识别以及保密通信等实际应用中。目前针对近场聚焦和近场赋形波束的需求,科研工作者提出了包括透镜、相控阵、漏波等多种天线形式的解决方案。然而部分天线形式仍然存在剖面较高,损耗较大,焦点中心能量密度不够大,不能够有效避开遮挡等问题。本文针对需求和以上问题,做出的主要贡献如下:1.针对近场聚焦焦点中心功率不够大,分辨率不足的问题,本文基于几何光学和物理光学的理论,提出了泰勒综合和传统的相位叠加相结合的方法,建立了贴片聚焦阵列模型,通过仿真对比分析比较了其与普通聚焦阵的聚焦特性,结果表明聚焦中的场强值得到了明显提升,显著提高了天线的聚焦性能。2.针对基于普通高增益调控模式的天线阵列在近场聚焦效果差,通信信号密度不足的问题,本文基于几何光学和物理光学的理论以及卡塞格伦反射面天线的基本工作原理,提出天线阵列单元方向图调控和相位叠加的调控模式,建立了卡塞格伦反射面天线阵列模型,通过多种调控模式的仿真和实验对比分析,表明了采用方向图聚束和相位叠加的调控模式能够显著提升近场接收口径面中心处的功率密度,解决了传统高增益调控模式在无线传能以及近场通信中功率密度低下的难题。3.针对透射阵天线生成低衍射波束剖面高、损耗高等缺点,本文基于几何光学和物理光学以及反射阵天线的基本工作原理,分析了环焦副反射面的几何特性和反射阵单元的相位-尺寸关系,提出了环焦反射阵天线生成低衍射波束的方案。通过仿真和实验验证的方式证明了模型和原型天线的低剖面、低衍射特性,解决了空馈系统在低剖面下实现低衍射波束的问题。4.针对存在障碍物的近场探测和近场赋形波束难以实现波束扫描问题,本文基于串馈贴片天线等效电路理论和加速自弯曲波束的生成理论,提出了场路结合的联合分析法,建立了一维串馈贴片天线的模型,利用行波漏波天线相位累加特性,实现了一维加速自弯曲波束的生成以及波束随频率扫描的特性。这是首次在毫米波频段综合出可扫描的自弯曲波束。