当今无线系统要求天线的定向性高、可辐射角度范围宽，以达到电磁波信号传播距离远、覆盖范围广的目的。而波束扫描天线定向性高，并且可以通过改变频率、机械、电子元件、特殊介质等条件来改变波束方向，从而拓宽天线的辐射范围。目前应用最广泛的波束扫描天线是相控阵天线，相控阵天线通过移相器、衰减器等组件来实现波束方向的控制，这使得相控阵天线成本高昂、体积庞大、结构复杂。漏波天线具有随频率变化扫描波束的能力，并且具有增益高、结构简单、易于集成、成本低的优点，因此受到了研究人员的广泛关注。然而，将漏波天线应用于无线系统中，仍面临诸多问题。首先，传统漏波天线辐射角度范围受限，一般仅能实现前向或后向的半空间辐射。其次，传统漏波天线的波束扫描能力以较宽的频谱占用为代价，因而在频谱资源日益紧张的无线系统中难以直接应用。
　　近年来，具有可设计电磁特性的人工电磁材料的提出和发展，给天线技术带来了极大的机遇。将人工电磁材料应用于漏波天线设计中，有望突破传统漏波天线的限制。针对定频波束扫描天线应用需要，本文对人工电磁材料在漏波天线上的应用进行了研究，首先提出并设计了一种基于复合左右手(CRLH)传输线的高扫描率漏波天线，并进一步提出和设计了几种定频波束扫描漏波天线。先基于基片集成波导技术提出了一种具有简单电调网络的定频波束扫描天线。最后，提出并设计了一种基于矩形波导加载可重构人工电磁表面的定频波束扫描天线。
　　1.提出了一种去除有限长周期结构末端效应，并准确提取复合左右手传输线单元结构的色散特性和传输矩阵的方法。提出了末端等效法去除有限长周期结构的末端效应，从而准确提取CRLH传输线的传输矩阵及等效电路参数，为设计CRLH漏波天线和可重构CRLH漏波天线提供了有效手段。
　　2.提出了高扫描率CRLH漏波天线设计方法，并设计了几种高扫描率的CRLH漏波天线。所提出的天线占用频率范围窄、波束扫描范围宽，具有很高的波束扫描率。
　　3.提出了并设计了一种具有简单电调网络的定频波束扫描天线。首先，提出了一种易于实现可调元件加载的CRLH漏波天线。基于梳状基片集成波导结构，设计了有两个直流等电位面且交叉极化低的CRLH漏波天线。分析了该单元结构的等效电路模型和物理结构的关系，并以此为基础设计实现了可电调定频波束扫描漏波天线。该天线的电调控制网络简单，所需变容二极管数量少，通过调节直流偏置电压可以在固定频率点实现全空间的波束扫描。同时，天线的增益稳定、扫描范围宽。
　　4.提出了一种在矩形波导上设计定频波束扫描天线的方法。首先研究了加载高阻抗表面的矩形波导的传播特性，并推导了矩形波导的传播常数和高阻抗表面的阻抗之间的关系式。然后，提出了一种在矩形波导上设计定频波束扫描天线的方法，这种方法通过结构参数可以较为准确的计算出天线的扫描范围，并设计了一种基于高阻抗波导的定频波束扫描天线。