吸波技术在军用和民用领域均得到了广泛的应用,完美的吸波材料应该具有宽带、宽入射角度、极化不敏感、低剖面等特性。基于超材料设计理念的吸波体具有设计自由度高、结构简单、剖面低以及吸收率高等特点,这使得超材料吸波体具备实现完美吸波材料的潜力,在近十年得到了飞速的发展。超材料吸波体在带宽方面的研究已较为成熟,但对于宽角度超材料吸波体的吸收理论和设计方法的研究仍然相对欠缺,亟待挖掘新的设计理论和设计方法。本论文针对具有宽角度吸波性能的低剖面超材料吸波体展开了深入的研究,主要工作内容如下:1、研究了基于天线互易性原理的宽角度超材料吸波体设计方法。从天线的散射场特性和接收特性出发,理论分析了宽角度扫描阵列用于宽角度超材料吸波体设计的可行性,并设计了两种基于天线互易性原理的宽角度的超材料吸波体。基于镜像原理,设计了一种偶极子平行于人工磁导体（AMC）模型的窄带宽波束天线单元,通过在馈电端口处加载合适的集总电阻,实现了±80°入射范围内80%以上吸收率的宽角度吸波性能,剖面高度为0.085λ,此处λ为中心频率处的自由空间波长。与目前宽角度吸波体相比,该吸波体具有更宽的吸收角度。此外,基于紧耦合天线和宽角匹配层的概念,设计了一种蝶形紧耦合单元,通过在馈电点处加载合适集总电阻,并在其上方加载“介质-空气-介质”匹配层,正入射时工作频带为1.97-9.42 GHz,60°入射时工作频带为2.64-6.4 GHz。尽管工作频带随着入射角度增大而有所改变,但仍实现了宽带宽入射角的吸波效果,剖面高度为0.14λL,λL为最低工作频率处的波长。与目前二维平面宽带宽角度吸波体相比,基于紧耦合及宽角阻抗匹配的吸波体不仅结构简单,而且在吸收角度、工作带宽和剖面上整体性能表现更好。2、对基于等效介质理论的宽角度超材料吸波体设计理论和方法进行了探究。从等效介质理论出发,详细推导了TE（Transverse Electric）波和TM（Transverse Magnetic）波照射情况下接地介质块的反射系数,分析了反射系数与介质的厚度、等效电磁参数和入射角度的关系。根据该理论分析,可以解析计算出吸波体实现宽角度高效吸波性能时其等效电磁参数所需满足的取值情况,然后设计相应的超材料使其等效电磁参数满足该要求即可实现宽角度吸波体的设计。基于该理论分析设计了一种加载电阻和电容的双面开口谐振环的宽角度超材料吸波体。其中,集总电阻用于精确调节超材料的等效电磁参数,电容用于调节超材料的谐振频率和达到单元小型化的目的。该超材料吸波体的理论分析结果、仿真结果和测试结果基本吻合,在70°入射范围内可以保持90%以上吸收率,75°入射时亦能实现80%以上吸收率的效果。与已有常见的基于结构性设计的宽角吸波体相比,其吸收角度更宽。此外,中心频率没有发生明显偏移,剖面高度仅为0.0148λ,此处λ为中心频率处的自由空间波长,实现了具有良好中心频率稳定性的低剖面宽角度超材料吸波体的设计。仅加载的电容变化时,该吸波体可以在新的谐振频率处同样展现相同的宽角度吸波特性。在该超材料吸波体的单元基础之上,通过将两种不同容值的单元平面组合在一起,实现了双频带宽角度超材料吸波体的设计。最后基于该单元还给出了频率可调宽角度超材料吸波体的设计方案。3、提出了基于3D打印技术的超宽带、宽角度水超材料吸波体设计方法。与二维平面结构的超材料吸波体相比,三维吸波体由于第三维度的引入增加了更多的设计自由度,在宽带宽角度吸波领域有着巨大的潜力。随着3D打印技术的不断成熟,结合水在微波频段的高色散和高损耗特性,设计了一种船舵形的水超材料吸波体,单元由水以及具有船舵形空腔的介质立方体组成。当该立方体空腔填充水时,可实现6.9-90 GHz的超宽带吸波性能,剖面高度为0.218λL,λL为最低工作频率处的波长。TE波入射时,该水超材料吸波体在±60°范围内可以保持80%左右吸收率;TM入射时,该水超材料吸波体在±75°范围内可以保持80%吸收率,实现了超宽带宽入射角度的吸波效果。与已有的水超材料吸波体相比,该水超材料吸波体工作带宽和吸收角度都更宽。