频率选择表面是由若干相同的金属、介质或复合结构单元按二维周期排列而构成的人工电磁阵列结构,它对不同工作频率、极化状态和入射角度的空间电磁波具有选择调控特性。然而,传统频率选择表面只在二维周期面内对空间电磁波直接进行调控,其调控性能和调控手段受到严重限制。为此,本文基于平面导波结构,系统性研究了一类传输线型三维频率选择结构（Frequency Selective Structure,FSS）及其综合设计理论,极大丰富了调控手段、提高了设计效率、提升了调控性能,为其在具有各种功能的空间电磁波调控器件中的应用创造良好条件。研究内容具体如下:1、基于波导管等效法,研究了传输线型三维FSS的网络建模和参数提取,为传输线型三维FSS的综合设计提供了理论基础。首先,根据Floquet定理和镜像原理,推导电磁波垂直入射情况下周期结构的波导管等效条件,建立波导管代替周期边界条件的分析法,解决了传统三维FSS单元结构求解效率低的问题。在此基础上,以层叠槽线结构作为载体,构建传输线型三维FSS,建立了单元结构的网络模型。最终,通过对其等效电路进行网络分析,确立了单元结构尺寸和等效电路参数的准确映射关系。研究结果表明,传输线型三维FSS能够将空间电磁波转换为导行波进行调控,大大降低了等效电路建模的复杂度,有效提高了电路参数提取的准确性。2、基于多模谐振和宽带滤波器综合设计理论,研究了传输线型三维FSS在空间电磁波幅度调控方面的综合设计方法,提出了耦合传输线型和枝节传输线型两种宽带三维FSS。首先,通过在层叠槽线中分别加载阶梯阻抗槽线和微带枝节线的方式,研究了在传输线型三维FSS单元中构建多模谐振器的机制。在此基础上,采用“场—路”相结合的分析方法,建立上述两种传输线型三维FSS的等效电路模型,根据Chebyshev函数与其幅度响应的对应关系,提出了通用的综合设计方法。仿真和实验结果表明,上述两种传输线型三维FSS具备带宽宽、选择性高、角度稳定性好等优点,并且解决了宽带三维FSS难以高效综合设计的问题。3、基于极化分离设计思想,研究了传输线型三维FSS在空间电磁波相位调控方面的综合和设计方法,提出了准集总元件加载传输线型和耦合传输线型两种宽带线—圆极化转换器。首先,针对传统线—圆极化转换器水平和垂直两条支路难以独立调控的问题,以层叠槽线结构作为载体,分别对极化转换器两条支路进行独立建模与调控,设计了准集总元件加载传输线型线—圆极化转换器,实现了低损耗、低轴比和宽带宽特性。其次,针对宽带线—圆极化转换器难以综合设计的问题,采用耦合传输线型三维FSS作为线—圆极化转换器两条支路的调控结构。同时引入相位斜率条件展宽工作带宽,推导出所需轴比与两条支路设计指标的关系,形成了完备的综合设计理论。不仅如此,该类型极化转换器还具有损耗低、角度稳定性好等优点。4、基于Jauman屏设计方法,研究了传输线型三维FSS在空间电磁波吸收方面的综合设计方法,提出了基于传输线型三维FSS的宽带微波吸收体。针对传统微波吸收体中由于介质基板介电常数和阻性表面方阻阻值不连续导致需要优化设计的问题,在Jauman屏设计方法的基础上,提出了由多节均匀槽线型三维FSS和表贴电阻构成的宽带微波吸收体。凭借层叠槽线和表贴电阻的高设计自由度,形成了一套综合与设计方法,极大地提升了设计效率。与现有的微波吸收体相比,这种基于传输线型三维FSS的微波吸收体不仅具有设计简单高效、角度稳定性好等优点,而且能够仅改变表贴电阻阻值调整吸收带宽和吸收率的特点。