新型人工电磁材料自上世纪末至今已有20多年的发展历史。近年来,作为新型人工电磁材料的二维情形,新型人工电磁表面具有剖面低、损耗低、成本低、设计简单、加工方便等特点而受到广泛关注。本文提出了一种基于新型人工电磁表面生成微波段贝塞尔波束的方法,讨论了全息新型人工电磁表面的二维漏波辐射矢量调制机理与波束赋形,并首次将表面阻抗的概念应用到支持人工表面等离极化激元的一维和二维的亚波长金属刻槽结构上,分析了辐射性能并设计了相应的漏波天线。主要内容和贡献概括如下:·基于新型人工电磁表面和全息原理的微波段贝塞尔波束。研究利用基于全息原理的新型人工电磁表面设计微波段后向辐射周期漏波天线,使它在远场形成锥形波束,而对应的近场为贝塞尔波束。从仿真和实验两方面验证了贝塞尔波束的特征,并观察到微波段贝塞尔波束的漏波频扫特性。这种可以动态控制波束长度的贝塞尔波束可望在近场探测、无线能量传输和医学成像等方面获得应用。·全息新型人工电磁表面的二维漏波机理分析与波束赋形设计。直接从漏波辐射的矢量调制机理分析了某个方位角的表面波如何产生另外一个方向的方位角漏波辐射,并与之前的全息分析方法作了等价对比,发现漏波机理分析方法更清楚地解释了其方位角和俯仰角的漏波频变性质。进一步研究了基于新型人工电磁表面的波束赋形设计方法和种类,包括多波束、椭圆锥波束、伪椭圆锥波束、组合波束、以及倾斜圆锥波束等。·基于一维亚波长金属刻槽结构的表面阻抗周期调制漏波辐射方法及实验验证。利用人工表面等离激元属于横磁波的性质,首次将人工电磁表面中的表面阻抗概念应用到支持人工表面等离极化激元模式的一维亚波长金属刻槽结构,并计算了结构单元对应的表面阻抗。对表面阻抗进行周期调制,利用中心波导耦合缝隙馈电,实现了定向宽边辐射。·基于二维亚波长金属刻槽圆盘结构的表面阻抗周期调制漏波辐射方法。利用人工表面等离极化激元色散曲线对亚波长金属刻槽结构的厚度不敏感性,将一维结构的表面阻抗直接推广到二维圆盘结构,分别设计并验证了基于后向漏波的远场圆锥波束和近场贝塞尔波束现象。根据二维全息新型人工电磁表面上的表面波传播方向对极化的影响,提出了基于亚波长金属刻槽结构的离散化螺旋天线设计新方案。