目前,随着移动通信的高速发展和通信环境的日益复杂,天线需要具有宽波束和多波束能力。由亚波长尺度上周期或者非周期单元构成的超表面,通过调整入射电磁波的幅度和相位可实现天线波束的调控。本文基于广义斯涅耳定律,将超表面与微带馈源天线结合,开展了多波束天线的研究,主要工作如下:1.基于“E”型结构超表面的双波束天线设计。对“E”型结构超表面的电磁特性进行研究,将单波束的平面微带天线作为馈源,提出了一种低剖面双波束超表面天线的设计方法。分析结果表明,在8.7 GHz处,馈源天线的峰值增益是7.7 dBi,双波束辐射的增益分别是8.65dBi和8.41dBi,设计的天线具有低剖面和价格低廉等优点。2.基于矩形结构超表面的四波束天线设计。对矩形结构超表面的工作机理进行了研究和分析,设计了两种具有180°相位差的矩形结构单元。将该单元构成的超表面与单波束微带天线结合,提出了一种四波束超表面天线设计方法。分析结果表明,天线在8.82GHz谐振,四波束辐射的增益在7.32dBi左右。3.基于超表面的多波束切换天线设计。对三种超表面单元的工作机理进行了研究和分析,在超表面上加载PIN二极管。控制PIN二极管的电压偏置可改变超表面的电磁特性,将该超表面与微带天线结合实现了多波束的切换。分析结果表明,在9.28GHz处,当所有PIN二极管截止时,天线辐射四个波束,波束的增益在6.66dBi左右;当所有PIN二极管导通时,天线辐射双波束,增益分别是7.22dBi和8.2dBi。