随着无线通信的迅速发展，通讯设备器件集成化的要求也越来越高，使得毫米波、亚毫米波以及太赫兹等高频领域近年来成为了研究热点，在卫星通信、导航、汽车防碰撞雷达等领域已经得到普遍应用。然而高频领域通信通常对天线的性能指标要求非常高，如高增益、低旁瓣、高前后比、宽频带等[1]。常见的高增益天线主要有抛物面天线[2]、微带阵列天线[3][4]和透镜天线等。抛物面天线主要应用在 UHF 和 SHF 频段，在高频时，加工精度很难达到要求，而微带阵列天线需要复杂的馈电网络，且馈电网络会影响最终的天线性能，同时具有窄带宽的固有缺陷。相对的透镜天线可以避免上述两种天线的缺陷，然而早期的介质透镜是将电介质材料设计成平面双曲线或平面球型[5]和开槽结构[6]，但是其体积大、重量重，很难达到小型化、高集成化的通讯发展要求。直到 21 世纪超材料的发展让这一问题得到解决，可以通过设计超材料单元结构，按照一定的规则将各尺寸参数的单元组合构造成二维超表面，进而对馈源天线辐射出来的电磁波实现自由控制，相关研究成果相继被研究出来，如负折射现象、隐身斗篷、完美透镜[7]。于是在这种背景之下，本人将超材料的这一特性应用于透镜的研究，制造了超表面透镜，发现这种透镜不但体积小、重量轻，而且能很好的提高馈源天线的增益，且受馈源天线耦合损耗影响较小，同时超表面透镜和馈源天线各自独立，易于加工制造。超表面透镜天线由馈源天线与二维超表面组成，如图 2.1 所示，超表面透镜中每个单元都可单独控制各自的传输相位，可以通过改变每个单元结构上某些尺寸参数进而实现对馈源天线辐射出的电磁波传输相移的控制，从而在整个超表面口径面上形成需要的相位分布。反射型超表面透镜天线由于馈源天线所处位置和反射电磁波处于透镜的同一侧，所以会产生馈源阻塞的现象，相对的透射型超表面透镜天线在这一方面存在很大优势，没有馈源天线阻塞，安装和测量方面更加灵活。为了降低最终设计的超表面透镜天线的剖面以及降低超表面透镜的制造成本，在本文后续的设计当中，均需要按照下列两条设计理念开展研究与设计：1）对于馈源天线的选择。透镜天线中，馈源天线一般都选择喇叭天线，但是喇叭天线剖面较大，不易与超表面透镜形成低剖面透镜天线，且设计制造和安装较为复杂,因此本文在后续的设计当中均采用设计简单且尺寸很小的贴片天线作为超表面透镜的馈源天线,贴片天线相较于喇叭天线更可看作点源,但是增益却远小于喇叭天线，因此为了实...
