新型人工电磁表面是一种低剖面的二维表面结构。与传统电磁波调控方法和设备相比,基于人工电磁表面的结构和器件具有更小的体积和重量、更低的损耗。在一般无源人工电磁表面中加载有源器件,可以做到单元的状态和功能可控、可调。相比于传统无源结构,有源人工电磁表面在电磁波调控方面具有更好的灵活性,也更容易实现电磁系统集成设计。因此,有源可控人工电磁表面逐渐成为了当前相关领域研究的热点。本文主要研究新型人工电磁表面对电磁波特性（幅度、极化、相位）的调控机理,在传统无源结构的基础上,通过加载有源器件进行多单元构成、分层形式、多层级联设计等方式实现多功能和多状态的有源电磁人工表面。本文的主要工作和创新点如下:（1）多功能和宽带有源频率选择表面结构的研究在研究传统的无源金属条带频率选择表面（FSS）结构的工作原理基础上,通过分析FSS结构参数对电磁波极化选择透过性的影响,总结了传统金属条带FSS结构的优缺点,进一步地引入LC谐振结构,使得该结构同时具有频率和极化选择特性。通过加载有源器件和分层设计,提出了一款多功能有源FSS结构,实现在两种功能（电磁开关和极化选择）和四种工作状态之间切换。最后将该技术与二阶宽带透波结构相结合,实现了多功能宽带化设计。（2）反射型多状态宽带极化转换超表面结构研究对基于超表面结构的电磁波极化转换机理进行了研究,提出了一款反射型无源的线-线极化转换结构,具有多个电谐振和磁谐振模式和宽带特性。在线-线和线-圆极化转换条件下,采用结构可重构和等效参数可调两种方法,提出了宽带线-线和线-圆可切换极化两种转换结构。运用悬置传输线模型理论,将极化转换超表面与宽带多功能FSS进行级联设计,实现了极化转换工作频带的宽带可调。（3）相位梯度的异常反射和相位梯度编码表面结构的研究基于针对异常反射表面的设计理论广义斯涅尔定律设计理论,在六边形贴片单元结构的对角挖孔,实现了相位特性可调控的新方法,利用该单元实现了相位梯度的异常反射,在基于该异常反射表面基础上,提出了一款相位梯度编码表面结构,有效的减少金属结构的雷达散射截面积,实现了电磁表面的隐身。（4）多功能透射型和反射型极化转换器的研究使用多功能FSS替代一般的反射型极化转换结构中的金属平板,成功设计了一款多功能极化转换单元结构,可以工作在透射和反射模式,且能够同时控制电磁波的极化状态和传输状态。通过在多层透射型极化转换结构的顶层和底层中加载有源PIN二极管,又提出了一款多功能极化转换结构。通过控制顶层和底层的PIN二极管状态,可以在极化转换结构和极化分离结构之间切换。（5）反射波束控制和吸波/反射波束控制可切换阵列的研究研究了吸波结构与极化转换结构的机理,设计了可切换吸波/极化转换功能的结构,并与棋盘结构相结合实现了吸波/散射功能可切换。基于阵列天线的方向图相乘原理,设计了反射波束控制的阵列,有效降低了阵列设计的复杂度,最终设计和实现了吸波/反射波束可切换阵列。