随着毫米波、太赫兹技术的发展,利用液晶材料制造的电调谐器件的应用越来越广泛。平面阵列结合液晶电调谐器件能在毫米波频段具备小型化、低损耗、低成本、高分辨率以及高精度波束定向性的特点。为了实现波束的连续扫描,基于液晶的电控波束扫描阵列成为研究的热点,其中平面反射阵列因其增益高、波束指向性强等优点得到了广泛地研究,但是一些关键问题仍亟待解决。现有的毫米波平面反射阵列只能进行一维波束扫描且扫描的范围有限。为了扩大波束扫描范围,并实现电控二维波束扫描,本文将从反射单元和阵列结构两个方面进行研究和设计。反射单元的移相能力和阵列单元的电控网络是研究的难点。为解决上述问题,首先,本文依托液晶电控移相特性,设计了基于液晶的反射单元。通过设计多谐振结构提升反射单元的移相能力,为阵列精准控制单元相位建立基础。然后,提出了一种新颖的驱动线网络方案。结合子阵的划分,对地板进行分割,将控制单元电压的驱动线分布在阵列的贴片层和地板层,有效地降低驱动线对阵列性能的影响。最后,设计的反射阵列在馈源所在的面内可以进行50°波束扫描,在与馈源面垂直的面内可以进行40°波束扫描,实现了大角度范围的电控二维波束扫描。然而反射阵列的缺陷是喇叭馈源对辐射波形成了遮挡,限制了波束扫描的范围。为了解决这一问题,本文将研究并设计基于液晶的透射波束扫描阵列,透射阵列可以避免馈源遮挡效应。由于液晶透射单元的移相量很有限,因此需要采用一种新的方法,不依赖相位控制就能控制波束的指向,即以全息理论和仅幅度控制的波束控制方法。首先,本文设计了液晶幅控透射单元。在调节液晶实现幅度控制的同时,减少对相位的改变。然后,结合全息幅控原理验证了其波束扫描的可行性。最后,通过空间馈电引入的随机入射相位,抑制旁瓣,实现了±30°的波束扫描。