人工电磁超表面由于其不同寻常的电磁响应特性在电磁吸波、太赫兹器件、非线性光学、光谱成像和微波通信等领域都有着广泛的应用前景。事实上,电磁吸收在诸如隐身技术、电子信息对抗、电磁兼容、防护辐射、生物传感和新能源技术等军用和民用方面扮演着重要的角色,因此具有亚波长尺寸、完美吸波效果的电磁超表面吸波体得到了广泛的研究和设计。目前常用电磁吸波体是电磁波单方向入射的单通道吸波体,这类吸波体追求高吸收率、宽吸收频带、极化不敏感和宽入射角等特性,而近年来相干完美吸波体作为一种在两束电磁波反向传播下工作的双通道吸波体,其利用相干波的干涉相消实现在有耗材料中的完全电磁吸收,它强大的吸收率可调性在光开关和调制器等方面的潜在应用价值受到人们的重视。水在微波频段内具有良好的介电损耗和频率色散特性,是一种适合用来设计宽频带吸波体的低成本材料,同时其介电常数与温度相关的特性又为实现吸波体的可调谐性提供了可能。本文基于水材料分别对典型单通道吸波体和具有吸收率动态可调控能力的双通道相干完美吸波体进行研究和设计。具体内容如下:1、针对典型单通道吸波体设计了一种“金字塔”构型的宽带水基全介质吸波体,在7.51-9.84GHz和11.49-90GHz的两个频带内吸收率均保持在90%以上,工作频带带宽为80.84GHz,其中主要工作频段的相对带宽为154.7%。除了具有极化不敏感、宽入射角、在工作频段内对温度不敏感等特性,同时还兼具在非工作频段可以通过操控水温来实现对吸收峰的动态调控以达到扩宽工作频带的特点。2、提出了一种是由水和金属SRR环组成的“三明治”构型的超薄结构作为双通道相干完美吸波体的设计原型,依赖于改变相位差可实现对相干吸收峰强度的调制,从而达到在完全“吸收”到完全“透明”两种状态之间切换。通过调整中间层两侧的SRR环的相对开口朝向,实现对TE极化和TM偏振电磁波相干吸收通道的重合和分离,最大频率分裂间隔为500MHz。通过改变水温来操控相干超表面与电磁波的相互作用过程,实现对吸波性能的动态调谐。而后对相干完美吸波超表面的原型进行封装设计,并通过比较封装前后的性能差异,论证了原型对封装方式具有很好的包容性。最后讨论了以控制PIN开关二极管通断的方式来等效水层前后周期性镶嵌的SRR环的相对开口朝向的改变,即有源调控来实现对相干完美吸波体极化敏感性的调节的可能性。3、为了打破大多数相干完美吸波体只能在单一波段频率下工作的限制,通过不同谐振单元组合的方式设计了一种多频带相干完美吸波体,在反对称相干波入射（两束相干入射波的相位差为180°）下,实现了频率7.54GHz、11.04GHz和15.91GHz处的三波段相干完美吸收,其三个吸收峰处的反射系数和透射系数关系很好地满足了相干波完美干涉相消的条件。利用场分析解释了多频带吸收的形成是由不同尺寸单元的谐振工作导致的,并结合结构参数变化的影响分析进一步佐证了多频带相干完美吸波体的工作机制。改变水温可以实现三个吸收峰频率的偏移,体现出比单频工作下的相干完美吸波体更大的调控应用价值。