天线性能的优劣在当今无线通讯技术迅速发展的形势下变得尤为重要,因为天线性能的好坏直接影响到通信系统的质量。圆极化天线相比较线极化天线,能有效减小极化失配损耗和多径效应带来的影响,在移动通信、卫星通信等通信系统中被大量应用。在不同的场景对天线辐射的方向图要求也是不同的,天线可分为集中收发信号的定向天线和全方位收发信号的全向天线。超材料（Metamaterials）,作为人工复合的材料或者结构,具有天然材料所没有的物理属性,其二维表现形式——超表面（Metasurface）不仅能实现对电磁波的控制,而且在结构设计上还有很大的空间,有巨大的应用价值。因此,本文在超表面结构上针对定向圆极化和全向圆极化性能做了深入研究,研究内容可概括如下:（1）基于双五边形单元的宽带定向圆极化超表面天线的研究。首先用Floquet端口分析了切角单元和双五边形单元的极化旋转特性,通过对幅度和相位的反射系数分析,可以说明单元的入射波和反射波形成的综合场能形成圆极化。随后对双五边形单元演进过程进行分析,从方形贴片到切角贴片,再到双五边形单元,分别仿真了S参数和轴比曲线,结果表明双五边形单元能显著扩展轴比工作带宽。另外,还对超表面结构进行模式分析,发现存在的TM10和反相TM20模式使得天线有较宽的阻抗宽带。（2）基于超表面的低剖面全向圆极化天线的研究。首先以圆形贴片为基础,随后在圆形贴片基础上沿水平和垂直方向刻蚀了一对十字缝隙形成4个扇形单元,最后在形成的4个扇形单元的整体结构基础上再刻蚀了一对沿斜对角线方向的十字缝隙,同时围绕在扇形单元中间刻蚀一个圆环缝隙。整个演进过程用特征模理论TCM（Theory of Characteristic Mode）进行研究分析,研究了不同模式的电流分布和远场辐射特性,最终选择正交的TM21模式进行激励。馈电部分是一分四的威尔金森功分器,四个馈电末端等幅同相,地板上不等长十字缝隙使两个模式幅度相等,产生90°相位差,从而实现全向圆极化性能。