电磁超表面（Metasurface）是一种人工设计的二维电磁超材料，具有迥异于自然材料的电磁特性，通过对超表面单元结构的设计，可以实现负折射率、不对称传输、负介电常数，以及光学隐身等。近年来，许多科研人员将精力投入到超表面器件的研究中，其中极化器件对电磁波极化状态的调控，在未来的无线通信中具有巨大的潜在应用价值。本文围绕超表面极化转换器件展开研究，设计并分析了多款基于超表面的高性能极化转换器，主要工作内容如下：
　　（1）提出了一种基于领结型超表面的宽带线-圆极化转换器。该器件在宽频段范围内将入射的线极化波转换为圆极化反射波，且在13.6-23.3 GHz的频段内，反射波的轴比小于3dB，相对带宽达到52%。通过干涉理论研究器件的工作机理，同时，提取x与y方向的等效电路模型，并从电路角度对该极化转换器进行分析。
　　（2）设计了一种基于多层超表面结构的高性能线-圆极化转换器，该器件由三层金属超表面和两层介质层构成，单元结构的尺寸为0.28λ0×0.31λ0×0.125λ0。电磁仿真结果表明，该器件能将线极化入射波转换为圆极化透射波，且在7.3-12.5 GHz的频段范围内，透射波的轴比AR小于3 dB，同时该器件具有高透射、低损耗的特点。此外，入射波倾斜角度在00-300的范围内，器件仍然具有良好的线-圆极化转换性能。利用等效传输线模型对该器件的物理机理进行分析，并使用Matlab软件对传输线模型进行理论计算，理论计算与仿真的结果具有很好的一致性。
　　（3）现代通信对功能可重构器件的需求日益增加，针对这种需求设计了一种金属-石墨烯混合超表面的功能可重构太赫兹极化转换器，其功能可以在交叉极化转换和线-圆极化转换之间进行动态切换。混合超表面的单元结构由蝶型结构组成，并使用石墨烯连接蝶型结构的两个分支。通过控制石墨烯费米能级，极化转换器件的电磁响应被有效调控，从而在不改变结构的情况下实现功能的可重构。仿真结果表明，当EF=0 eV，该器件将线极化的入射波转换为圆极化波，相对带宽大于40%。然而，在高费米能级的时候，器件展现了高效的交叉极化转换性能，此外，随着石墨烯层数的增加，所需的高费米能级被有效降低，进而有效降低外加偏置电压。利用仿真软件观察器件的表面电流，分析其谐振特性。为了研究该极化转换器的工作机理，通过提取器件的等效电路，并由此分析工作机理。