随着现代科学技术的快速发展,各种无线电系统对天线在复杂环境中的性能要求越来越高,传统天线越来越难以满足现代无线电系统的需求。在各种不同的应用场景中,对天线性能的要求是多样化的,如宽波束覆盖、多极化、低成本、小型化、易制造、模块化、智能化等。天线的波束宽度越宽,天线就能在越大的角域范围内有效发射和接收电磁波。随着现代无线通信和雷达技术的发展,为了提升整个系统的覆盖范围,一般需要天线具有较宽的波束和较大的波束扫描范围。微带贴片天线因其具有低剖面、低成本、易加工、易与微波电路集成等优点而广泛应用于各种无线电系统中。漏波天线具有良好的宽角扫描特性,不需要昂贵复杂的波控网络等优点,因而受到了学者们的广泛关注。因此,研究宽波束覆盖的微带天线和宽角扫描微带漏波阵列具有十分重要的理论意义和工程应用价值。论文针对宽波束覆盖方向图可重构微带天线和具有宽角扫描特性的微带漏波阵列开展了深入的研究。所取得的主要研究成果可归纳总结如下:1.TM30/TM40模方向图可重构宽波束覆盖微带贴片天线设计。文中提出了一种基于互补多瓣方向图的新型双状态可重构宽波束覆盖方法。首先,根据等效传输线理论,详细地分析了TM30模和TM40模的输入阻抗,通过调节容性耦合单元尺寸和天线高度调控这两个高次模的工作频带,使这两个高次模能够在同一频带内阻抗匹配。其次,基于空腔模理论,分析了这两个高次模方向图的互补特性,通过调控微带贴片的长度控制每个多瓣方向图的波束电平差,使每个多瓣方向图的波束电平差极小化。另外,分析了这两个高次模的方向性系数,通过加载寄生贴片调控这两个高次模的增益,使两个模式的增益差达到最小。最后,通过可重构技术组合这两个方向图,两种状态下,3瓣方向图和4瓣方向图共7个波束的波束交叠电平均大于-3dB,实现了超过141°的3-dB宽波束覆盖。实验测试结果验证了新型双状态可重构宽波束覆盖方法的有效性。2.基于S-SSPPs（Symmetrical-Spoof Surface Plasmon Polaritons）的双线极化频扫微带漏波天线阵设计。利用S-SSPPs传输线和不同形式的辐射贴片,设计了2款具有双线极化辐射特性的漏波天线。首先,利用差模和共模激励S-SSPPs传输线馈电的TM11模圆形微带贴片阵列天线,有效分离了电场耦合和磁场耦合,分别辐射出垂直极化和水平极化电磁波。此外,利用差模和共模激励S-SSPPs传输线还可以抑制每个极化状态下的交叉极化电平。其次,针对差模和共模激励S-SSPPs传输线馈电的方形微带贴片阵列天线,利用分离开的电场耦合和磁场耦合分别激励方形微带贴片天线的TM10模和TM01模,进而分别辐射出垂直和水平极化电磁波,最终设计出了高纯度双线极化频扫微带贴片阵列天线。圆形微带贴片阵列天线的测试结果表明,共模激励时,天线辐射出水平极化电磁波,在11.5～14.4GHz频段内,天线主波束从-24°扫描到+25°,最大增益为13.0dBi,最大交叉极化电平小于-30dB。差模激励时,天线辐射出垂直极化电磁波,在10.5～14.2GHz频段内,天线主波束从-44°扫描到+23°,最大增益为13.1dBi,最大交叉极化电平小于-30dB,该漏波阵列天线具有良好的双线极化频率扫描辐射特性。3.基于SSPPs（Spoof Surface Plasmon Polaritons）和SIW（Substrate Integrated Waveguide）的双线极化频扫微带漏波天线阵设计。首先,设计了一款具有OSB（Open-Stop Band）抑制特性的SIW馈电贴片阵列天线,该垂直极化天线能够从后向扫描到前向,仅通过改变SIW的各项参数即可实现整个天线扫描特性的调控。其次,设计了一款双边型SSPPs传输线馈电的圆形贴片阵列天线,该水平极化天线也能够从后向扫描到前向,仅通过改变双边型SSPPs传输线的结构参数即可调控整个天线的扫描特性。最后,利用共口径技术,将基于SIW的垂直极化天线和基于SSPPs的水平极化天线复合,设计出了基于SIW和SSPPs的新型双线极化微带漏波阵列。该双极化天线的端口极化隔离度优于22dB。水平极化主波束在11.4～14.5 GHz频段内从-26°扫描到+32°,最大增益为14.1dBi。垂直极化主波束在10.3～15.1 GHz频段内从-39°扫描到+24°,最大增益为13.4dBi。每个极化状态下的扫描特性是独立可调的。4.基于双非对称修正SSPPs的高效率和极化纯度的微带贴片阵列天线设计。首先,详细地分析了阵列结构对天线H面交叉极化电平和辐射效率的影响。其次,采用双非对称修正技术对SSPPs传输线进行了修正,有效抑制了漏波天线设计中遇到的边射阻带现象。设计出了具有高效率和极化纯度的宽角扫描漏波天线阵列。该天线最大的辐射效率为81%。实验测试结果表明,在10.7～14.3 GHz频段内,该天线主波束的扫描范围是-15.7°～77.6°,最大增益为12.9dBi,E面交叉极化电平低于-26dB。在边射频点（11.4 GHz）处,H面交叉极化电平优于-25dB。5.基于SSPPs的圆极化宽角扫描微带贴片阵列天线设计。基于SSPPs传输线和贴片阵列之间的电磁耦合,设计了一款圆极化椭圆形贴片阵列天线。在11.0～15.0GHz频段内,该天线主波束从后向-36o扫描到前向+43o,轴比小于3dB,最大增益和辐射效率分别为13.3dBic和87%。在此基础上,提出了一种调控辐射贴片阵列激励幅度分布的方法,使贴片阵列辐射量呈现出锥削分布,且其对贴片单元之间的相位差几乎没有影响,从而在不影响波束扫描特性的情况下降低了天线辐射方向图最大副瓣电平。所提出的低副瓣圆极化漏波天线能够从后向-14o扫描到前向+38o,且最大副瓣电平低于-20dB。