随着时代发展,人们对通信应用场景的要求越来越多样化,多功能天线应运而生,例如多波束天线、极化可重构天线、频率可重构天线等等。近些年,液晶作为一种电可调谐材料进入天线研究者的视线,其特性适合可重构天线以及相控阵的设计。本文就基于液晶材料的电控天线阵为研究方向,重点研究内容包括连续扫描阵列天线与极化可重构天线。本文主要工作内容如下:回顾了在微波毫米波频段中基于液晶材料的移相器与天线的研究现状,并对各研究方向进行分类总结。基于液晶理论,探究液晶的物理特性和调谐原理,并对基于液晶的电路处理工艺进行了总结,为后续基于液晶的器件设计奠定基础,另外,为更深入的认识液晶材料,对其数学建模进行了详细的介绍。基于串馈阵频扫原理和液晶调谐原理,提出了一款基于液晶材料的二维连续扫描阵列天线。设计了两款液晶移相器,E面移相器的最大相移量为90度,H面移相器的最大相移量为450度,其品质因素均为38deg/dB。通过改变E面移相器中液晶相对介电常数来替代串馈频扫阵列的频率改变,实现该阵列E面波束扫描;同时使用H面移相器并馈四路1 × 8串馈阵,实现该阵列H面波束扫描。另外还设计了分层偏置馈电网络,使各移相器可被独立的偏置信号控制且互补影响。所提出的二维连续扫描阵可以实现E面10°～38°与-10°～-38°,H面-30°～30°的波束连续扫描。基于顺序旋转馈电原理和液晶调谐原理,提出了一款基于液晶材料的双圆极化可重构阵列。所提出的4×4阵列依据顺序旋转馈电技术分为2×2的四组子阵列,每组子阵列的激励方向依次旋转90度,同时由四组液晶移相器提供相差90度的梯度相位,实现了圆极化波;另外通过改变液晶移相器的输出相位,使激励天线阵列的相位梯度能够实现正负90度切换,从而实现左右圆极化波的切换,得到左右圆极化的最大增益为10.4dBi,圆极化轴比波束宽度为18度。最后,还对该双圆极化阵列进行了一维波束扫描扩展,利用Butler多波束馈电网络,同时实现了阵列双圆极化和一维扫描。