飞行载体平台中的无线电系统功能不断增强,对天线的性能需求也不断提升,而传统的技术手段已无法满足新的需求。超材料的出现在一定程度上颠覆了传统认知,通过超表面对电磁波的人为调控,为新形式的天线发展提供了新的解决思路。超表面对电磁波的调控本质是对幅度与相位的控制,本文从机理出发,结合实际应用需求,从波束控制、表面波抑制及极化控制三个方面重点开展了超表面在新型天线技术方面的研究,解决目前天线及天线罩满足实际使用性能要求不足的问题。首先,研究了相位梯度表面对电磁波反射相位及辐射波束的调控特性。通过具有不同结构参数的单元构成离散化的梯度相位,实现了入射波到类表面等离激元的高效率转化,同时提出一种共面的平面喇叭阵列,作为准平面波激励源,解决了类表面等离激元与馈源的匹配问题,并首次实现了具有超低剖面的高增益类表面等离激元天线的高效辐射。该类型天线具有频率扫描特性和隐身特性,且易于共形设计,在飞行载体平台中具有较大的应用价值。其次,研究了具有等效负磁导率的单元结构对表面波的抑制作用。针对北斗导航天线的抗干扰性能提升的问题,分析了单元耦合对抗干扰性能的影响,提出了一种加载磁性超材料的高隔离度圆极化天线阵列的设计方法。通过对开口谐振环的等效电路分析,设计了具有负的等效磁导率的集成式开口谐振环,解决了阵列中单元之间互耦较强的问题,使单元间隔离度提升10dB以上,同时明显改善了阵列中单元天线的性能。通过半实物仿真验证,开口谐振环的加入对北斗导航天线的抗干扰性能具有明显的提升作用。该设计方法对进一步提升导航天线的抗干扰性能具有重要意义。最后,研究了超表面对电磁波极化方式的调控特性。针对透射型极化转换表面带宽较窄的问题,提出一种基于紧耦合结构的透射型极化转换超表面构型,重点分析了关键参数对其透射性能的影响,给出了详细的设计方法。该结构具有超宽带低损耗工作特性,传输损耗小于1dB的相对带宽大于70%,极化转换效率大于97%,达到国内先进水平;提出了等效电路模型并阐释了宽带工作机理。最后通过样品的制备及测试,验证了其优良的特性。该工作为超宽带透射型极化转换器提供了一条新颖的解决途径。