近年来,随着无线通信技术的迅猛发展,系统对天线性能的要求越来越高。传统天线由于性能固定,在很多场合下难以满足要求。方向图可重构天线可改变方向图特性以适应周围环境的变化,从而改善接收端信噪比,提高系统容量,有广阔的应用前景。本文的研究主要包括以下三方面的内容。第一,提出了一种宽带方向图可重构渐变缝隙天线,通过改变4个p-i-n二极管的偏置电压可实现4种端射方向图,偏置电路简单,反射系数小于–10dB的公共频带为1.57GHz-3.31GHz,相对带宽71.3%,各状态在2.4GHz中心频率时的增益均大于6.4dBi。将所设计的零折射率超材料结构加载在渐变缝隙中,在2.2GHz-2.6GHz的频带内,增益可以增加1.4dBi-1.7dBi。第二,提出了一种地板加载互补裂隙环谐振器（CSRR）的方向图可重构微带天线,利用不同类型辐射单元间的耦合来控制波束方向,是实现方向图可重构的一种新途径。通过改变加载在CSRR中射频开关的状态,可同时在E面和H面切换主波束方向,同轴线底馈与微带边馈两种设计可分别实现9种和6种方向图,天线的面积分别为0.82λ₀×0.78λ₀和0.73λ₀×0.78λ₀。将该可重构天线组成四元相控阵,与普通微带天线阵列相比,具有更大的扫描角度,更小的增益波动和更低的旁瓣电平。第三,利用差分进化算法设计了一种新型平面印刷波束扫描寄生阵列天线,通过改变加载在寄生单元中的电抗值可使波束方向在方位面内扫描。利用等效网络模型对天线建模,再用差分进化算法优化电抗值,优化过程中不需要进行大量的电磁全波计算,显著提高了优化效率。从理论上分析了网络参数对天线性能的影响。实验结果表明该优化设计方法准确而高效。