近些年来,人工电磁超材料因与入射电磁波之间的谐振,使其具有灵活调控反射相位的特性,并且具有低损耗、低成本、易加工的优势,在电磁通信领域具有广泛的应用前景。全息阻抗调制表面是利用表面阻抗对表面波进行阻抗调制的一种超表面,它将光学中的全息理论运用到电磁领域,具体通过调节超表面的表面阻抗来控制表面电流进行漏波辐射,其具有低剖面、波束易控的优势。本文针对超表面对电磁波的异常反射相位和表面阻抗的调控,研究分析了不同辐射维度的电磁波的波束调控功能。具体内容如下:1.介绍广义斯涅耳定律,并以此为基础分别构建相应的人工超表面结构。利用Floquet模型对人工电磁超表面单元进行建模仿真,得到随俯仰角和单元结构尺寸参数变化的相位响应,并构建中心频率为20 GHz的高定向性反射面天线。2.将光学中的全息理论应用于到平面天线设计中,对人工电磁超表面单元进行本征模仿真,得到随单元结构尺寸影响的阻抗拟合曲线,通过对超表面单元的表面阻抗的正弦调制,并构建中心频率为15 GHz的高定向性全息阻抗表面天线。3.设计了频率选择表面和全息阻抗表面的一体化结构,通过对相同单元尺寸的超表面单元相位调控和表面阻抗分析,给出了超表面单元的表面阻抗和异常相位之间的联系,对一体化设计的可行性进行了论证分析。分别构建适应阻抗调制和适应异常反射相位调控的双功能天线,经过对比确定适应异常反射相位调控的双功能天线的辐射效果更优,其设计是以全息原理和周期阻抗调制原理为基础设计表面单元,并以广义斯涅耳定律对超表面的异常反射相位进行修正,实现馈源位于天线焦点处时天线满足在20 GHz处高增益反射的效果,并使得馈源位于天线阵列中心时满足天线在15GHz处实现定向辐射的功能。4.对比分析了采用直接分离法和场叠加法设计双波束全息阻抗表面天线和平板反射面天线,确立了以场叠加法完成对频率选择表面和全息阻抗表面的双波束一体化设计。该设计仍采用适应异常反射相位调控的方式设计双波束双功能天线,实现馈源位于天线焦点处时天线满足在20 GHz处高增益双波束反射的效果,并使得馈源位于天线阵列中心处时满足天线在15 GHz处实现双波束定向辐射的功能。