本论文的研究对象是反射式和透射式阵列天线，包括微带反射式阵列天线和Fabry-Perot谐振天线两种结构型式。论文首先系统总结与论文研究相关的背景技术，并全面调研当前国内外的研究动态。第二章对反射式和透射式阵列天线的馈源的选型及设计要求进行了总结。在此基础上设计了渐变槽线天线作为反射式阵列的馈源，并分别对直线型和指数型渐变槽线天线的视在相位中心与天线的物理参数如槽线长度、指数率间的关系进行了较详细的研究。第三章给出了影响反射式阵列天线带宽的因素，总结了实现宽频带反射式阵列单元的方法。在此基础上提出了在单层介质基片的上下表面印刷矩形微带贴片并分别进行缝隙加载，同时利用空气隙实现的宽频带微带反射式阵列单元。据此设计了121单元方形晶格排列和177单元三角晶格排列的缝隙加载微带反射式阵列天线。最后，利用紧缩周期的非谐振单层方形微带贴片结构作为反射式阵列单元，结合基于SIW的对极渐变槽线天线作为馈源，设计了大口径面高增益的反射式阵列天线。同时，对紧缩周期反射式阵列单元宽频带特性进行了解释。第四章对EBG结构在天线中的应用进行了总结与分类。对金属EBG结构应用于微带反射阵进行了研究。第五章通过平面波叠加方法，理论分析了初级馈源的位置对FPRA天线的最大增益的影响。同时讨论了谐振腔高度对天线增益带宽的影响。第六章利用横向等效传输线模型结合互易原推导了采用PMC和PEC作为接地板的FPRA天线的远场辐射特性，并对两者进行了比较，首次发现在保证最大值不变的情况下前者具有更宽的方向图带宽。为提高此类天线的增益带宽指明了研究方向。第七章利用双馈电点的L探针耦合馈电的圆极化贴片天线作为馈源设计了一款具有较宽增益和轴比带宽的圆极化FPRA天线。接着提出了直接利用线极化馈源结合矩形贴片FSS构成的部分反射表面进行线-圆极化变换的FPRA天线，并对线-圆极化变换过程中的FSS的反射和传输相位特性所满足的必要条件进行了分析。在此基础上提出了一种L探针耦合馈电的矩形贴片天线作为馈源的宽频带圆极化FPRA天线，通过调节馈源矩形贴片和部分反射表面的矩形FSS的宽长比来提高圆极化的轴比带宽。第八章基于对FPRA天线增益带宽的分析，提出采用渐变FSS作为部分反射表面提高增益带宽的方法。设计了一维、二维渐变FSS作部分反射表面的FPRA天线，并进行了实验验证。另一方面，提出了FPRA天线可以看作是EBG谐振天线的一个特例。结合横向渐变FSS（二维）及在纵向引入多个缺陷模提出了准周期结构的FPRA天线。第九章首先提出了把FPRA天线的谐振腔作为一整体考虑，通过镜像原理结合微波网络分析方法提取其作为一均匀媒质看待时的等效介电常数、磁导率及等效折射率，发现其具有等效折射率接近于零的特性。从而利用光学原理来解释产生FPRA天线高定向性的机理。在此基础上，提出了利用渐变FSS结构扩展等效折射率接近于0的频带宽度，从而提高FPRA天线高定向性的频带宽度。第十章总结全文并展望后续研究的方向。