随着通信技术和微波技术的高速发展,人们对天线的频带、增益、方向性和波束等性能要求日益提高。相比于大口径反射面天线、阵列天线等常用的高方向性天线,平面透镜天线具有结构上简单、轻薄,性能方面增益高、方向性强的优点,并且透镜天线不需考虑阵列单元间的互耦影响、复杂馈电网络设计、馈源遮挡及加工精度要求苛刻等问题,因此平面透镜天线具有广泛的应用前景。近年来,相移表面(Phase Shifting Surface,PSS)技术逐渐兴起,将PSS结构应用于天线的设计中可以实现天线的低剖面、轻量化和加工低成本。论文对此展开研究,具体如下:论文首先调研了平面透镜天线以及相移表面的发展现状及成果,并对基于几何光学的射线类方法进行了简单的分析;列举了两种常见的平面透镜天线,即平面介质透镜和平面贴片透镜,并对其原理进行了简单的分析,明确了平面透镜天线设计的基本思路和设计方法。随后,结合梯度折射率原理及相位补偿法分析了平面透镜天线的设计方案,并设计了一种加载透镜的H面喇叭天线结构。其次,分别设计了一种六边形排列和圆形排列的平面介质透镜天线,该透镜阵列由介质基板上切三棱锥孔构成;简单地调研了3D打印技术,并基于3D打印技术对平面介质透镜天线进行初步加工。最后,探索了不同的PSS及PASS(Phase and Amplitude Shifting Surface)单元结构特性,仿真了几种典型的PSS单元,分析不同形状变化、旋转角度及多层结构的单元所能获得的传输相位变化范围及插入损耗值,并进行简单总结分析以便透镜天线阵列设计的应用。然后结合前面所分析的PSS单元,设计了由外围为介质基板上切三棱锥型孔,内圈由介质基板上覆有三角形金属贴片的PSS单元构成的复合型低剖面平面透镜天线。仿真计算结果显示所设计的天线达到预期的要求。