近年来,液晶材料由于其介电常数连续可调特性以及其高频段低损耗等特性而越来多地被应用到微波器件设计当中,然而液晶材料具有各向异性并且在微波器件中呈非均匀分布,这种复杂性导致液晶微波器件的精确建模和数值仿真都十分困难,设计工作也缺乏相应的技术支撑。从上述问题出发,本课题以液晶材料的介电响应特性和能量耦合为切入点,通过基于有限差分数值解法的矢量法对液晶分子指向矢进行了精确地仿真模拟,进而对液晶微波电调谐特性以及噪声对微波特性的影响展开了深入的研究,并基于此对液晶变极化天线的设计方法进行了深入的探讨。本文的研究工作对于液晶微波移相器、波束扫描天线等可调微波器件技术的发展具有重要的意义。本文的研究内容重点在于如下几个方面。首先,本文对液晶材料的介电特性以及其连续体弹性形变理论进行了研究,对电场作用下液晶分子的弗里德里转变现象进行了探讨,完成了液晶指向矢求解的理论推导,得到液晶弹性势能与电场能的耦合机理的数学表达,为进一步研究做理论基础。然后,从液晶介电响应特性以及能量耦合理论关系出发,分别进行了非均匀各向异性介质的内电场建模以及基于矢量法的液晶指向矢求解,采用基于有限差分法的动态交叉迭代方法,对液晶分子场与电场进行迭代求解,得到不同控制电压下的微带线等模型中的液晶指向矢分布、介电张量分布以及电场分布,并在CST软件中利用VBA语言对液晶区域进行半自动化建模,从而对MATLAB中的液晶区域的电势场进行验证,证明了求解方法的有效性。然后在该方法的基础之上,将噪声耦合到液晶系统总能量当中,对微带线调谐器件进行了仿真,研究了噪声对其特性阻抗、相移常数等微波特性的影响。最后基于液晶指向矢求解方法以及有效介电常数等效法,设计了一种0°到180°移相量连续可调的液晶移相器,并对其调谐率进行了研究,进而设计了一种基于该移相器的变极化天线,该天线可实现?45?线极化以及左旋与右旋圆极化四种极化状态之间的连续可调。