随着信息科学技术的不断发展,现代天线系统设计趋向多功能化、集成化与智能化。对天线的辐射与散射特性一体化设计的关注与探索日益增多。本学位论文以超表面天线为设计载体,针对其辐射与散射特性一体化设计的方法与关键技术进行了深入研究。主要研究内容可分为三个部分,即基于超表面加载天线的辐射改善设计与散射调控设计、基于超表面加载天线的辐射与带内散射特性一体化设计、以及基于超构天线的辐射与带内共极化散射特性一体化设计。第一部分,研究超表面加载天线的辐射改善设计和散射调控设计。在仿真和实验验证下,所提出的透射超表面加载天线和可重构反射超表面加载天线分别实现了相控扫描范围拓展和极化不敏感的宽带近场散射聚焦。（1）透射超表面加载天线。首先,研究具有宽入射稳定性的高效透射超表面单元。其次,基于广义斯涅尔定律提出了具有双向相位梯度的多层透射超表面,实现了辐射波束相控扫描范围的拓展。而后,设计了加载多层透射超表面的微带天线一维阵列。仿真和实验结果表明,该透射超表面加载天线可有效拓展相控波束的扫描范围。（2）可重构反射超表面加载天线。首先,研究了变容二极管加载的反射超表面单元,通过调节偏置电压,实现了在宽带范围内的360°反射相位调节。接着,将背腔天线共面地嵌入可重构反射超表面,并基于相位补偿原理设计反射相位分布。仿真与实验结果表明,加载可重构反射超表面的背腔天线在宽带范围内实现了极化不敏感的近场散射聚焦,展示了该可重构超表面加载天线对散射场调控的能力。第二部分,基于相位补偿原理,提出了实现高增益辐射与带内低散射一体化设计的超表面加载天线。首先,研究并设计了在y和x极化平面波入射下分别呈透射性和反射性的各向异性超表面单元。通过改变各单元上不同的结构参数,分别实现了抛物面型的y极化透射相位和梯度型的x极化反射相位。其次,设计了加载各向异性超表面的微带贴片天线。仿真和实验结果表明,该各向异性超表面加载天线实现了高增益辐射与带内低散射的一体化设计。第三部分,基于天线特征模分析,提出了辐射与带内共极化低散射特性一体化设计的超构天线。（1）各向异性互补超构天线。首先,基于特征模分析,对比了均匀超构天线与编码超构天线的模态行为。其次,提出了两类各向异性互补超表面单元以重构编码超构天线,使其兼具低旁瓣的边射模态方向图和实现低散射的随机反射相位分布。最终,在蝶形双缝基片集成波导的激励下,仿真和样机测试结果均表明,各向异性互补超构天线实现了低旁瓣辐射与带内共极化低散射的一体化设计。（2）多谐振超构天线。首先,基于特征模分析,对比了开槽超构天线和常规超构天线在辐射与散射功能中的谐振行为。其次,提出了双极化的多谐振超构天线,并可在辐射带内实现x极化的低散射和散射波束偏转。仿真和样机测试结果均表明,多谐振超构天线实现了双极化辐射、带内低散射和带内散射波束偏转。而且,对比实现不同散射功能的多谐振超构天线,双极化辐射特性保持稳定。（3）互连槽超构阵列。首先,研究并设计了超表面子阵与基片集成缝隙波导堆叠形成的互连槽超构天线,该天线具有反射相位调控能力和对超表面子阵变化保持稳定的辐射特性。进一步,用互连槽超构天线组阵,联合运用相位补偿原理与阵列乘积定理,实现了两个复杂且多特征的散射场赋型。仿真和样机测试表明,一体化设计的互连槽超构阵列实现了辐射波束相控扫描及带内共极化散射场赋形。