随着人们工作和生活不断的复杂化,大量的数据交流已经成为必然。现如今,数据交流的载体已经从有线通讯过渡到无线通讯,而实现无线通讯的必然组成就是天线。在信道的使用方式上无论是使用频域分路复用（FDM）、时域分路复用（TDM）还是正交频域分路复用（OFDM）,想要进一步实现更大数据量的传输就必须扩大天线的带宽。电磁超表面（Electromagnetic Metasurface）的设计思想用于传统微带贴片结构后,能够以低的剖面明显展宽了天线的带宽,为宽带微带贴片天线的研究内容提供了一个新思路。本文的主要工作是对超表面结构的天线性能提高做进一步探索,主要着眼于小型化和圆极化。文章绪论部分包含的内容是:首先介绍超材料以及超表面的开展历史,并分类整理了超表面天线小型化和圆极化的研究现状。接着在相关的基础知识部分介绍了分析微带天线的传输线模型法以及研究天线辐射问题的特征模分析法（Characteristic Mode Analysis,CMA）,它们是本文研究的主要方法。论文的主体设计了三种超表面天线的构造:1、使用非等周期的双层超表面阵列和表面容性加载的方法使得传统的超表面天线显著小型化,这是第一次同时使用多层和单层结构对超表面天线进行小型化。其中,使用谐振原理和传输线模型法从理论上分析提出结构的小型化机理,并与仿真结果吻合。辐射口径的面积仅为传统超表面天线的30%。2、以第一和第二相位周期的C型耦合线构成的宽带移相器为基础设计宽带混合移相网络作为超表面阵列的馈电网络使得超表面天线的圆极化带宽显著增加,这是这类混合馈电网络第一次用于超表面天线。其中,使用CMA理论对天线的辐射问题进行研究,以及详述了混合网络的设计过程并从电路上对移相器仿真。此外还对提出的天线委以制造和测量,结果与仿真基本一致。最后在2.8GHz-4.87GHz也即在实现54%相对带宽的范围内达到轴比水平小于3dB。该3dB轴比带宽直边突出地优于所列出参考论文设计的圆极化超表面天线。3、将支节容性加载的超表面的思路和工作在第二相位周期的耦合线移相器用于高增益和RCS缩减的圆极化天线结构中,这是该类移相器和小型化超表面第一次用于类似结构中。其中,论文从工作机理上分别阐释了圆极化、低RCS、高增益和带宽增加的原理。为了证实提出的结构能符合实际,对天线委以制造和测量。最后,在6.5GHz-9.55GHz即38%的范围内实现轴比小于3dB,天线辐射口径缩小比例达26.8%。相较于所列参考论文提出的结构,此结构带宽和尺寸性能指标突出。