超材料在太赫兹频段具有重要的应用价值,频率响应特性各异的超材料单元结构能够有效提高太赫兹波调制器件、极化转换器件及平面阵列天线等核心组件的性能。本论文重点研究了耶路撒冷十字型及加线栅单元结构的太赫兹频段散射机理,获得了单元结构的散射及相移特性,根据散射特性及相移变化规律实现了对太赫兹波的相位、极化和传播方向的控制。主要研究内容如下:对耶路撒冷十字型加线栅型单元结构的散射和相移特性进行了研究。研究了介质介电常数?、介质厚度h、线栅长度Lx和Ly等参数对其相移以及散射特性的影响。结果表明,介电常数的增加导致单元结构的谐振频率逐步降低;介质层厚度的增加,谐振频率下降的同时其反射率则显著增加。研究了线栅长度对相位特性的影响,结果表明,传统耶路撒冷十字型以及加线栅型结构中的最大相移均接近360~?,但是耶路撒冷十字型加线栅结构中不仅具有良好的相移平滑度和线性度,而且具有较大的带宽优势,在中心频率275GHz,其相对带宽达到了54%。研究一种可编码谐振环结构的相移动态调控特性。结果表明在315GHz频点上00、01、10、11四种编码状态对应的相位分别是38~?、-51~?、-142~?、-226~?,即相邻状态间相位差接近于90~?,并且有20GHz的带宽特性,实现了四种编码状态对单元移相特性的精确调控。采用本论所研究的静态单元结构,按照一定的规律得到反射阵列。反射阵列在340GHz频点上对线极化入射的平面波能够形成反射角度为29~?的波束,偏转角度仿真计算结果与理论预期基本一致。并且能把线极化平面波转换为圆极化平面波,其旁瓣增益低于-5dB,其-3db波束宽度为3度,具有良好的方向性。其优势是实现了在谐振点340GHz附近有30GHz的带宽,并且单元结构的相移范围和相位曲线平滑度都能够得到较好的保证。采用本论文所研究的静态单元结构,通过特定的编码排列,得到多波束反射阵列。当电磁波垂直入射到阵列平面时候,反射阵面分解成四个角度为29~?的波束。