随着5G、6G、卫星互联网等技术的发展,对高性能的相控阵天线的需求也在与日俱增。但传统相控阵天线存在着成本高、体积大、不可靠等缺点,同时在控制角度扫描时有着移相不连续、精度低、高功耗等劣势,越来越无法满足现如今对高性能器件的需求。液晶材料因其特殊的物理特性,特别是液晶的介电各向异性,使得液晶材料在微波器件的运用中,有着造价低廉,易于集成共形等优点。同时,液晶材料运用在移相器中,还有着连续调谐的特点。这些优势使得近年来液晶材料在微波器件的研究中逐步被重视。本文开展基于液晶材料的相控阵天线的研究,具体工作如下:1.提出一款C频段基于液晶材料的线极化相控阵天线。天线采用8×8的微带天线的形式,利用类V形缝隙和叠层的方式扩展带宽以及增加增益。基于相控阵天线扫描的原理以及液晶材料的调谐原理,采用倒置带状线的液晶移相器代替传统T/R组件移相器,该移相器可以实现超360°的移相量。实现天线、移相器、功分器一体化结构,实现了在C波段,增益为20.5 dB,可以实现±50°的波束扫描。2.提出一款C频段基于液晶材料的圆极化相控阵天线结构。设计并分析比较了传统倒置微带线液晶移相器以及两种反射型液晶移相器的各方面性能,其中设计的反射型移相器最大差分相移分别为430°以及461°,并且与传统倒置微带线形式的液晶移相器进行比较研究。基于对液晶移相器的研究,设计了一款1×4的圆极化线阵,仿真可得到该阵列天线在5.2 GHz频点增益最大并且为12.6 dB,带宽为5.0GHz～5.4GHz,实测该频点的增益为9.3 dB,带宽为4.9 GHz～5.35 GHz,可以实现±25°角度扫描的功能。3.提出了一种Ka频段基于液晶材料的圆极化相控阵天线结构。采用微带天线的形式,以微扰的方式实现圆极化,同时采用紧凑的倒置微带线形式的液晶移相器,以半波长按照8×8的形式布阵。经软件仿真可以实现了在Ka波段,增益为20 dB,可以实现±30°的波束扫描。