随着探测技术的不断发展,天线的隐身需求越来越强烈。目前的天线隐身手段,除了外形隐身设计外,绝大多数均属于静态隐身或频带外隐身的范畴。目前较为常见的伪装遮障设备主要用于满足天线的静态隐身需求,天线工作时必须将其撤收;频率选择表面天线罩用于天线工作状态下的隐身,但只能解决频带外隐身问题;应用电磁带隙结构能够部分实现天线的带内隐身,但其应用仅局限于平板天线,且只能解决垂直入射条件下的窄带后向散射缩减。新型人工电磁材料的出现为天线的宽频带内隐身提供了实现途径。相比于以上天线隐身技术,基于超表面材料的隐身技术能够从电磁波相位调控的全新机理,通过调节亚波长尺寸的超表面单元结构,实现对天线反射面的宽频带内隐身。本文基于反射型超表面结构,通过调节反射电磁波相位数值,在较宽的频带内显著降低了天线的RCS;同时利用超表面材料实现了辐射波形的校准,在RCS有效降低的同时,实现了天线定向性能和增益的提升。本文详细研究了基于广义斯涅尔定律的电磁波相位调控机理,并在此基础上,分别设计实现了具有高定向性和低散射特性的单馈源单波束二面夹角反射面天线、单馈源单波束三面夹角反射面天线、半空间多馈源多波束三面夹角反射面天线、全空间多馈源多波束三面夹角反射面天线、单馈源多波束三面夹角反射面天线等天线结构。本文从原理设计、仿真模拟和实验验证等方面进行详细分析,通过结果比对有效验证了理论设计的正确性,使天线达到了高定向性和低散射特性的要求,天线性能有效提高。本文的主要研究内容包括:(1)从广义斯涅尔定律出发,推导出基于超表面的一维、二维平面相位补偿的一般公式。以典型的反射型超表面单元结构为例,研究超表面相位调控的基本原理,并总结出超表面电磁参数反演的一般方法。(2)分析研究典型夹角反射面天线的辐射和散射特性,并基于渐变波纹结构,设计实现一种具有高增益与低散射特性的二面夹角反射面天线,与传统二面夹角反射面天线相比,增益有效提升,并实现了宽频后向RCS缩减。(3)基于典型的反射型超表面结构,设计实现了一种具有高定向和低散射特性的二面夹角反射面天线,并在此基础上实现了天线出射波束的定向偏折。而后进一步设计实现了一种具有高定向和低散射特性的三面夹角反射面天线,并在此基础上给出了不同反射面夹角角度的设计案例。通过超表面的加载,以上天线均实现了高定向特性,并且天线反射面的散射特性在宽频范围内显著减弱。(4)基于典型的反射型超表面结构,分别设计实现了基于三、四、五、六馈源且具有高定向和低散射特性的半空间多波束三面夹角反射面天线,在此基础上进一步设计实现了具有高定向和低散射特性的全空间六波束三面夹角反射面天线。以上天线结构简单、易于加工,多波束性能优异,且具备显著的宽频RCS缩减特性。(5)研究分析基于单馈源的多波束产生原理,并基于典型的反射型超表面结构,设计实现一种基于单馈源且具有高定向和低散射特性的三波束三面夹角反射面天线。通过超表面的加载,该天线实现了单馈源作用下的三波束定向辐射,并且具备显著的宽频后向RCS缩减特性。