新型人工电磁材料由亚波长的电磁谐振单元组成,具有自然界材料难以实现的电磁特性,如负折射率、完美成像、隐身等。通过对谐振单元的设计,可以在特定频段实现任意的磁导率和介电常数,进而实现对电磁波的有效调控,因此新型人工电磁材料在诸多领域备受关注,并被广泛应用于多种功能器件的开发。本文提出一种基于人工电磁超表面的多波束漏波辐射天线的设计方法,通过设计人工电磁超表面的标量表面阻抗分布,可对辐射波束的辐射方向、极化状态和波束类型进行独立设计。主要研究内容和贡献概括如下:(1)介绍了漏波天线的基本概念和周期结构漏波天线的工作原理。全息漏波天线将光学上的全息原理与人工电磁阻抗表面相结合,在阻抗调制的过程中将源场和目标场的干涉场进行记录,然后再用源场对阻抗调制表面进行照射,其散射场即为所需要获得的目标场,其比传统全息天线设计方法更简单。(2)提出基于标量阻抗调制的人工电磁超表面实现多波束漏波辐射的设计方法,且每个辐射波束的辐射特性可独立设计。人工电磁超表面由同轴探针进行馈电,所激发的源场为径向极化表面波,在与人工电磁超表面平行平面内所有径向方向都有电场分量,因此,不但辐射电磁波(即目标场)的辐射方向可以设计,而且每个波束的极化状态也可以设计。与反射面阵列不同,本文提出的基于人工电磁超表面的漏波辐射天线,其馈源与辐射面集成在同一个平面上,具有超低剖面的优点。(3)基于人工电磁阻抗表面实现多波束漏波辐射的设计方法,设计了七款具有不同特性的漏波天线:1)三款单波束不同极化的漏波天线,2)三款双波束极化可控的漏波天线,3)一款双波束携带有不同轨道角动量的漏波天线。电磁仿真结果表明,通过设计不同的表面阻抗分布,可根据需要对电磁辐射波束的数目、极化特性等进行人为设计。同时,本文对携带有轨道角动量波束的漏波天线进行实验验证,测试结果和仿真结果吻合较好,证明了基于人工电磁阻抗表面实现多波束漏波辐射方法设计的正确性。