随着5G技术的发展,毫米波频段的强耦合与高介质损耗等问题为新型天线设计带来了极大的挑战。近年来,超材料逐渐被引入到天线设计中,为毫米波天线设计带来新的思路与方向。间隙波导传输线形式便是超材料与传统波导相结合的产物之一,其所具备的低损耗特性使其被广泛地运用于毫米波频段天线。本文中基于间隙波导技术,结合超材料的各种特性展开了一系列毫米波频段天线的研究与设计,具体工作内容如下:（1）设计了一款基于间隙波导技术的毫米波宽带定波束漏波天线。根据斯涅耳定律定制了金属结构的超材料等效棱镜,加载于间隙波导漏波天线的辐射端,实现了整体天线在宽带范围内的波束偏折角度固定。该设计抑制了传统漏波天线的波束色散现象,使其能够被用于毫米波宽带系统,并通过优化棱镜结构,使得定波束带宽得到进一步提升。（2）设计了一款基于倒置微带线间隙波导的磁电偶极子阵列天线。基于平面化的倒置微带线间隙波导传输线,在保持了间隙波导低损耗特性的同时,整体天线能够兼容传统的印制电路板工艺。对磁电偶极子天线单元进行组阵,设计不同的馈电网络以实现阵列天线波束的偏折。本传输线形式的天线阵列减少了背部馈电网络的辐射,增大了天线的前后比。（3）设计了一款基于倒置微带线间隙波导的圆极化1-bit编码天线。在前文设计的基础上提出了一种圆极化磁电偶极子天线,同时引入的PIN二极管使得天线可以通过改变二极管的通断状态得到两种工作状态,其相位相差180度。仿真结果表明,该种天线组阵后可以通过改变编码状态来实时调控辐射波束,具有极高的实际应用价值。