本文首先介绍了全息天线在国内外的研究现状和发展趋势,对全息天线不同构建形式进行了分析,通过对全息天线的辐射特性和频扫特性的研究,选取了几种典型的全息结构进行深入分析。本文利用Ansys HFSS软件构建基本全息天线结构,对全息天线进行小型化分析,研究全息天线结构的有效辐射面积和辐射特性。通过设计不同基板张角的全息天线,仿真并优化天线从而选取最佳全息结构,该结构有效地减小了天线尺寸并提高了天线增益。本文首先针对全息天线有关单向辐射特性的问题,根据相位补偿原理及全息天线的理论,分析了几种全息天线,讨论了影响天线单向辐射的因素;然后通过对不同介质厚度全息天线的仿真分析,提出合理的优化方法;基于上述全息天线的研究,设计了一种单向辐射的双层全息天线,根据全息天线辐射方向的不同,该全息天线上下介质基板的厚度进行相应调整,采用这种方法,能够使全息天线实现向任意一个方向上的单向辐射,并有效地扩大全息天线的频扫角度范围,从而提高全息天线的频扫特性和辐射特性。本文在现阶段理论知识和研究基础上,分别设计了具有小型化结构的全息天线和应用于频率扫描的单向辐射双层全息天线。主要研究内容如下:1.对全息天线理论进行深入研究,采用两个不同辐射方向的全息天线,分析全息天线的有效辐射面积及辐射特性,在完整全息结构上截取不同张角的基板,仿真得到最佳辐射效率对应的全息基板张角,实现全息天线小型化。小型化的全息天线能够使目标天线在主辐射方向上增益增加,副瓣降低。2.为了改善全息天线的辐射特性,利用漏波天线辐射原理,分析研究全息天线有效辐射面积与全息天线辐射特性的关系,提出合理的优化方案。为不失一般性,对两副具有不同辐射方向的全息天线进行仿真设计,改善全息天线的辐射特性。3.针对全息天线单向辐射特性和频率扫描特性的问题,采用两种不同辐射方向的双层全息天线,通过改变上下介质厚度,有效改善全息天线的单向辐射特性,扩大全息天线频扫角度的范围。通过在不同厚度的上下两层介质基板上覆盖相互错位的全息结构,实现其中一个波束指向的旋转,在另一波束指向上实现两波束的有效叠加,提高天线的增益。通过改变该天线的工作频率,可实现天线主波束在一定范围内的波束扫描。