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新型人工电磁表面作为一种由亚波长单元结构按照一定规律排列而成的平面阵列,以其对电磁波优良的调控能力,成为目前信息领域的研究热点之一。本文对调控人工表面等离激元(Spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)及空间电磁波的两类新型人工电磁表面进行了研究,主要内容和贡献概括如下:1)研究了平面SSPPs结构参数对其色散特性的影响,设计出基于SSPPs的表面波—空间波转换器,并得到实验验证。在此基础上,结合正弦调制表面阻抗理论,提出并实现了基于SSPPs的全向漏波天线。2)理论分析了 SSPPs中的耦合模式及其对表面波传播特性的影响,提出利用并联耦合模式和串联耦合模式分别实现具有带通特性和带阻特性的SSPPs传输线,实验验证了所提出设计方法的可行性。3)将SSPPs传输线作为馈电网络,利用其色散特性与频率的关系,结合圆形金属贴片的辐射特性,提出基于SSPPs的频率扫描天线,并得到实验验证。该结构克服了传统频率扫描天线在边射方向辐射性能下降的不足,进一步扩展了SSPPs的应用范围。4)利用SSPPs作为馈电网络的优势,引入圆形贴片辐射单元在耦合能量过程中对电磁波相位的影响,首次提出基于SSPPs的涡旋波(Vortex beam)发生器。相比于常用的涡旋波产生方法,该设计在不同频率可以产生具有不同轨道角动量模式数的涡旋波,在轨道角动量模式产生方面具有更高的灵活性。仿真和实验结果均验证了理论分析的正确性。5)通过编程,实现了软件的自动化联合仿真及优化过程,为新型人工电磁表面的单元设计和性能优化提供了极大便利。利用联合仿真,设计出超宽带反射式极化转换器,并得到实验验证。6)提出一种透射式人工电磁表面,利用单元结构对不同极化电磁波响应不同的性质,设计出具有波束赋形功能的圆极化转换器,并得到实验验证。7)将共口径和数字编码的概念引入新型人工电磁表面的设计中,为新型人工电磁表面的设计提供了新思路。并基于此,提出多功能数字编码新型人工电磁表面的设计方案,分别实现了多波束透射、涡旋波与普通波束独立透射以及双极化电磁波独立透射的功能。