近年来,通信系统正在向着大容量,高速率,低时延的方向发展。大规模的多输入多输出（MIMO）技术是5G的关键技术之一,可以很大程度提升系统容量和频谱效率。本文中重点研究了MIMO技术中的基于超表面的多波束天线等关键技术。具体工作如下:（1）提出了一种基于双谐振环超表面的双波束天线。该天线由两个相同的印刷偶极子贴片、介质基板和超表面构成。其中,双谐振环阵列印刷在介质基板上组成超表面。通过加载超表面实现了波束偏转和波束定向,又通过在偶极子贴片辐射臂旁边加载一排短路探针,抑制了旁瓣,增加了波束的偏转角度,还使得天线的波束宽度变窄。另外,在基板左上角和右上角分别加载2×2的双谐振环阵列,进一步提高了天线的增益。结果表明,天线谐振频率在3.5 GHz,-10-dB带宽为0.93 GHz,分别激励两个端口,最大辐射波束指向（φ,θ）=（+155°,90°）,（-155°,90°）,波束增益可达到8.0 dBi。（2）提出了一种基于方形贴片超表面的四波束天线。该天线的馈电单元是由接地板,介质基板以及微带线组成的微带缝隙结构,用以提供激励。超表面覆盖在距离馈电单元2.5 mm的正上方,由介质基板和周期排列的方形贴片组成,通过加载超表面可抑制旁瓣,减小波束宽度,实现波束偏转。结果表明,该天线工作在7.0 GHz,最大辐射波束指向（φ,θ）=（+7°,44°）,（+97°,44°）,（+187°,44°）,（+277°,44°）,波束增益可达到9.3 dBi。（3）提出了一种基于缺陷型部分反射超表面的四波束天线。该天线包括馈电网络与缺陷型超表面两部分,馈电网络由四个顺次绕中心旋转90度的孔径耦合天线组成,超表面由刻蚀在介质基板上下表面的方形贴片阵列构成。通过用位于中心的短路探针连接两层贴片,并将超表面单元排列为缺陷结构,实现了波束成形,抑制了旁瓣,减小了波束宽度,提高了天线增益。结果表明,天线的谐振频率在7.5 GHz,分别激励四个馈电端口时,最大辐射波束分别指向（φ,θ）=（3°,33°）,（93°,33°）,（183°,33°）,（273°,33°）,增益可达到10.79 dBi。