人工表面等离子体激元（Spoof Surface Plasmon Polaritons,spoof SPPs）是光频段表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）在微波与太赫兹波频段的拓展,SpoofSPPs结构具有色散特性以及约束电磁场能力易受结构参数调整的优点,被广泛应用于微波频段无源器件。本文对结构尺寸小、易于加工、集成的二维平面spoof SPPs结构进行研究,并将基于平面结构的spoof SPPs应用于天线设计中,论文主要研究内容及创新成果如下:1.提出了一种基于spoof SPPs的锯齿形端射天线。分析了锯齿形spoof SPPs结构的色散特性及其结构参数对截止频率的影响,研究了通过渐变锥形结构将二维平面spoof SPPs传输线中的表面波转换辐射到自由空间的方式。在此基础上,设计了基于spoof SPPs的锯齿形端射天线,该结构在6-13GHz内实现平均85%的辐射效率,能够覆盖整个X波段,具有稳定的远场辐射特性,增益最高达到12.4dBi。该天线结构具有馈电结构简单、尺寸紧凑和易于集成等特点。2.提出了一种基于spoof SPPs传输线馈电的双频带频率扫描天线。分析了蚀刻矩形孔的spoof SPPs结构中各参数对色散特性和spoof SPPs传输线应用频段的影响。结果表明,矩形孔深度变化对截止频率有较大的影响,基于此结论,在金属条带的不同部分分别蚀刻两段不同深度的矩形孔,可以在传输线中产生驻波。基于该结构,结合磁耦合与漏波辐射原理,设计了双频带频率扫描天线。在spoof SPPs传输线两侧加载两组不同大小的圆形贴片,实现了 4-9GHz频段内90°-196°以及16-32GHz频段内126°-192°的双频带频率扫描,两个频带内扫描角度分别为106°和66°,该天线工作频段内增益在10-12dBi之间,辐射效率平均值为约为90%。对该天线进行加工测试,实验结果验证了良好的频率扫描特性。3.提出了一种基于spoof SPPs和SRR的宽带漏波天线。分析了双侧凹槽的spoof SPPs传输线性能,研究了微带线与spoof SPPs传输线之间宽频带高效率的转换方式。基于漏波辐射原理,将加载SRR阵列实现的复合左右手传输特性和spoof SPPs慢波传输线的宽带特性结合,设计了工作频段为5-14GHz,扫描宽度达到110°的宽带漏波天线。该天线具有紧凑的结构,良好的辐射性能以及宽频带频率扫描能力。