技术发展推动着产业的前进,而应用需求又对技术提出更高的要求。随着5G移动通信技术的不断发展和信息时代的到来,智能化和高能效已成为射频天线领域乃至各行各业发展的主要趋势,因此具有高能效的聚焦天线自然引起人们的极大的关注。聚焦天线是将能量聚集在所需区域的天线,能将有限的能量最高效的加以利用,具有广泛的应用前景。现有聚焦天线的研究多是针对单一场景而设计,不适应智能化的发展需求,因而需要能够改变焦距、适用更多场景的聚焦天线,因此对焦距可变的聚焦天线的研究十分必要。本文针对应用需求,对焦距可切换聚焦天线和可连续变焦聚焦天线进行了深入研究。本文的主要工作和创新点包括如下几个方面:1)提出了一种利用时间反演方法精确设计聚焦天线阵元幅度和相位的方法。该方法利用互易定理,将聚焦天线设计过程中阵元的耦合效应及实际外界的干扰加考虑进来,从而获取聚焦条件下最精准的阵元幅度和相位信息,进而设计出性能优良的聚焦天线。利用新方法设计了中心频率为5GHz的焦距为100mm、150mm和200mm的聚焦天线,并与传统方法设计的天线进行了对比,结果表明,新方法设计的聚焦天线各方面性能都有所提高,其中100mm聚焦天线的聚焦精准度提升了10%,增益提升了近3d B。2)设计了工作于5GHz的双馈电端口的缝隙耦合聚焦天线。采用具有不同相位补偿的馈电网络对聚焦天线进行馈电,并通过切换馈电端口实现天线焦距的变化,使波束聚焦于不同的位置。仿真结果表明,该天线可以实现能量峰值位置点从91mm到121mm的变化。3)设计了工作于5GHz的环形微带阵列聚焦天线,可以实现焦距在整个聚焦域内的连续可控的变化。设计中采用功分器级联各环的馈电网络,并采用成本较低的变容二极管设计环形耦合反射移相器来实现低损耗下的超过360°的相移变化,进一步将移相器集成到内环的馈线中,通过控制移相器偏置电压实现两环之间的相位差,最终实现天线整个聚焦域的连续可控变焦。仿真结果表明,随着电控电容的变化,聚焦天线的聚焦位置能够实现预期区域内的连续变化。