随着无线通讯系统的不断发展,对天线性能的要求越来越高,宽带、高增益、低剖面等高性能的天线已经成为发展趋势。而超表面结构作为一种二维超材料,在特定频段内呈现出高阻抗谐振特性,具有对入射平面波同相反射的电磁特性。将其作为一种新型辐射单元,通过紧凑的多单元排布,可以充分激励整个辐射口径,实现宽带、高效率的定向辐射。因此,探索新型高性能超表面天线设计具有很高的研究价值。本文主要研究了超表面在高性能天线方面的应用,具体内容如下:1.超表面结构基本特性的研究。分别研究了普通超表面结构和极化扭转超表面结构的基本特性,并对影响其反射特性的参数进行了分析。2.超表面天线馈电方法的研究。分别分析了微带线激励缝隙馈电和共面波导激励缝隙馈电的原理及馈电结构的设计方法,并设计实现了一系列基于多种馈电结构的宽带超表面天线。3.基于TE₂₂₀腔体的高增益线/圆极化超表面天线阵设计方法的研究。探索低损耗的天线馈电网络设计,提出用高阶模腔体代替传统馈电网络最后几级的设计方法,研制了基于TE₂₂₀腔体的低损耗4路功分天线阵列馈电网络。在此基础上,研究了超表面结构紧凑排布的加载方法,充分激励天线的辐射口径,并提出了非周期边界补偿技术,大大改善了口径场分布的均匀性,研制了两款基于TE₂₂₀腔体的高增益线/圆极化超表面天线阵设计。这部分工作在IEEE Trans.Antennas Propag.（中科院二区）期刊上发表论文1篇,并发表1篇EI收录的国际会议论文（2017年APCAP国际学术会议）,同时申请1项发明专利。4.集成滤波功能的超表面天线设计方法研究。提出通过蚀刻多折叠U形缝隙和地板上蚀刻开口环结构的低频滤波型超表面单元,并在超表面天线的同平面分布式加载多个寄生贴片,实现了可调的高频滤波特性。最后在保留超表面结构低剖面特性的基础上,设计实现了宽带、高增益滤波超表面天线。这部分工作发表1篇EI收录的国际会议文章（2018年亚太微波会议APMC）,且有1篇期刊文章投稿到IEEE Trans.Antennas Propag.（中科院二区）期刊上,目前已经被接收。