本研究生毕业设计主要研究超表面在改变微带天线相关电性能方面的应用。超表面是近年来在电磁材料领域一个相对热门的话题,简单理解超表面就是二维结构的超材料。人工制作的金属单元的排布可以产生特殊的电磁特性,这种排布可以是周期的也可以是非周期的。同样,重复的单元可能是相同的结构,也可能是相近的结构。理论上,这种设计能够实现材料结构本构关系的任意取值,而特殊结构具有的特殊本构关系往往能够卓有成效的改善天线的电性能。因为天线的各种基本参数指标都与相应材料的本构关系密切相关。本文中一共涉及了四种超表面,两种用来和微带天线联合使用,实现极化可重构,分别是切角矩形超表面和柳叶结构超表面。另外两种超表面分别是栅格结构超表面和鱼鳞结构超表面,这两种结构的超表面能够实现频带可重构。文章首先论述频带可重构超表面和相关微带天线的设计。文中的栅格结构超表面能够实现频带可重构,但是某一固定角度的谐振带宽很窄,约为100MHz。在频带可重构过程中,不能实现1GHz带宽的要求,为此提出另外一种鱼鳞结构频带可重构超表面模型,此模型以半圆环金属单元周期排布形成,单一角度天线带宽能够达到300MHz,通过机械旋转能够实现微带天线在4.6GHz-5.6GHz范围S11<-10d B,拓宽了微带天线的通频带。可重构带宽达到19%以上,相对于1%的典型微带天线带宽有显著提高。此部分中,我们利用散射参数法对超表面实现频带可重构的原理进行验证。分别用各向同性和各向异性两种模型去等效超表面对微带天线的影响。验证结果和仿真结果具有很好的一致性。不仅如此,文章对应用超表面实现微带天线的极化可重构也进行了相关研究。文中提到的切角矩形切角超表面参考了已有模型,并对参数进行调整,使天线的极化中心频点在3.4GHz,阻抗带宽达到26%。在3.3GHz-3.5GHz范围内实现左旋圆极化到线极化到右旋圆极化之间的极化转变,相应的轴比小于6d B,满足工程上对圆极化的要求。并且增益达到7d Bi,方向图稳定。同时为了适应卫星通信下行频段的要求,另外设计了一种柳叶结构超表面微带天线,在3.825GHz-4.03GHz范围内实现极化可重构。与3.7GHz-4.2GHz的卫星下行频段吻合,应用前景广泛。