基于人工表面等离子体激元的传输线、天线及功能器件具有单导体结构和良好的工作特性,已受到广泛关注。本文采用全波电磁仿真与实物实测相结合的方法,分析了毫米波频段人工表面等离子体激元传输线的色散特性,并在此基础上研究设计了多种基于人工表面等离子激元的新型毫米波器件。主要工作和创新概括如下:1、分析了毫米波表面等离子体激元结构的色散特性与其对电场约束能力间的关系,以及单元结构尺寸对色散特性的影响。结果表明,表面等离子体激元的色散特性完全由其结构尺寸所决定,通过合理的调节尺寸,即可设计出工作在目标频段的结构。2、设计实现由槽线到人工表面等离子体激元传输线的新型紧凑型宽带转接结构。其工作频带为20至40 GHz,可覆盖整个Ka频段,插入损耗低于1dB,具有结构尺寸小、集成度高、宽带且低损耗的性能优势。3、分析了人工表面等离子体激元馈电的方环天线的工作模式。在此基础上,通过改变方环天线的结构长度,分别设计实现了具有垂直和水平极化特性的人工表面等离子体激元馈电的毫米波漏波天线。天线工作频带为24至33 GHz,最高增益为13 dBi。4、研究了采用双侧凹槽结构人工表面等离子体激元传输线激励贴片天线的方法。设计了工作Ka频段的新型人工表面等离子体激元馈电的贴片天线,天线工作带宽为9.9%,最大增益为6.5 dBi,辐射方向图稳定,交叉极化小于-13 dB,前后比大于10dB。