一些卫星载体的位置和形态相对于地球在不断发生着变化,多变的运动状态将影响其与地面天线的通信质量,而具有波束扫描能力的天线可以很好的解决这一问题。本文将液晶材料作为全息天线的介质,利用其电调谐能力实现波束扫描,并通过在天线顶部加载超表面来实现高增益。具体研究内容如下:1.基于液晶波束扫描的全息天线研究。研究了液晶介质的可调谐原理,通过控制液晶的偏压可实现其介电常数的变化,将液晶作为天线的介质基底即可实现天线方向图的可重构特性。利用干涉法将全息天线的参考波和物波相结合得到全息图,再利用原始参考波去照射该全息图,从而可以还原期望波束,即实现波束扫描的特性。实验结果表明,该天线在12.8 GHz处可实现-45°到58°的波束扫描,且最小峰值增益大于10.3 dB,从而实现全息天线连续过零波束扫描。2.基于超表面的高增益全息天线研究。简要介绍相位梯度超表面单元的设计,依据相位补偿原理设计出尺寸为179.4×54.6×4.64 mm3的相位梯度超表面。根据电磁波传播路径的可逆特点,该表面可以将全息馈源天线的球面波转化为平面波,从而提高天线的增益。仿真与测试结果表明,相对于未加载超表面的天线在12.8 GHz处的峰值增益提高5 dB。通过相位梯度超表面的加载可以有效改善全息天线低增益的局限性。