随着科技的迅猛发展,无线通信发挥着越来越重要的作用,通信设备正逐渐朝宽带、多频、多模式等高性能的方向发展,通信系统对于起收发电磁波作用的天线也提出了越来越高的要求。传统的波束扫描天线一般使用相控阵来实现,而相控阵不可避免地使用大量高精度的T/R组件、移相器、衰减器等,这就给雷达系统带来了成本高昂、体积占用大的缺陷。因此,本身具备波束扫描角随频率变化特性的漏波天线就受到研究学者的青睐。而超材料,诸如复合左右手传输线的出现,因其独特的电磁性能一经提出就引起业界广泛关注,给天线技术的发展带来巨大的机遇。将超材料与漏波天线有力结合,极大地改进了传统漏波天线的缺点,与相控阵相比又节约了成本、功耗等资源开销,具有不可小视的研究潜力与应用前景。本文对这一课题进行了深入的研究探索并取得了显著的成果。本文的研究内容如下:(1)从复合左右手传输线的理论入手,对其电磁特性,包括平衡与非平衡状态、LC网络与传输矩阵、色散曲线与布洛赫阻抗进行详细地分析推导。同时本文也对传统漏波天线理论,和基于复合左右手传输线的漏波天线进行了研究。(2)因传统的依赖频率变化进行波束扫描的漏波天线并不适应实际工业需求,故本文提出了两种工作在固定频率下的电控扫描漏波天线。这两种设计均通过加载变容二极管的方式对等效电路、相位常数、继而对波束扫描角进行调控。利用电磁仿真软件Ansoft HFSS详细给出了仿真结果,并进行了详细地分析。第一种设计基于基片集成波导,工作在8.4GHz处,变容二极管的变化范围在0.01pF至0.29pF时,波束可覆盖-49°至+22°的范围。第二种设计基于接地共面波导,在3GHz频点处,当变容二极管工作在0.38pF至1.9pF时,可实现-65°至+60°的波束扫描,该天线性能优良,在目前的研究中各项指标突出。第二款设计通过合理构造等效电路,并利用参数拟合算法进行了验证,使得电容的变化能够最大程度地调节色散曲线,将该领域现有研究的扫描范围进一步拓展。通过参数优化,消除了边射方向的不平衡状态,克服了漏波天线易出现的边射增益下降问题。而本设计中接地共面波导的使用,也使变容二极管的加载变得方便、可行。(3)本文还研究了多频复合左右手传输线的原理,多频复合左右手传输线因等效电路复杂,难以物理实现。本文在一种简化的等效电路基础上,设计了一款新型双频复合左右手传输线漏波天线。该天线第一个工作频段为4GHz-10.3GHz,扫描范围为-34°至+68°,第二个频段在10.4GHz-12.7GHz间可实现-64°至-32°频扫能力,该天线成本低、损耗小,具有良好的应用前景。