近年来,人工电磁材料(也称为超材料)成为科学界和工程领域研究的热点,基于人工电磁材料的电磁器件研究更是备受科研人员的关注,并取得了举世瞩目的科研成就。超材料是由人工复合结构或复合材料构成的特殊材料,其具有普通材料所不具备的超常物理性质。通过对材料的关键物理尺度进行把控,并在尺寸与结构上进行有序设计与排列,可以使材料的物理性质突破某些自然规律的限制,从而获得一系列一般材料所不具备的超常物理材料功能。正是由于人工电磁材料拥有一系列优秀的品质,基于这种人工电磁材料的新颖电磁器件的研究显得尤为重要。近些年学者们的研究发现,人工电磁材料在电磁器件设计上非常有效并且广泛应用于军事、科研等领域。本文正是在这一研究背景下,首先分析人工电磁材料的种类、实现机理以及目前科学界基于超材料所设计的电磁器件,并主要对一种人工电磁材料---介质打孔的基本原理和实现方式进行了详细叙述。其次主要针对所设计的双功能电磁器件、多功能透镜和磁性幻觉装置进行研究。在这项工作中基于变换光学原理,设计了一种双功能光学器件,这种器件既可作为常规的的金属直角反射器,经过组装又可作为隐形装置。利用变换光学中的保角变换原理设计了一款多功能电磁透镜,本文详细分析了多功能电磁透镜的设计原理、参数分布及其多功能性,并利用人工打孔单元材料设计了这款多功能电磁透镜(多功能:伦伯透镜、伊顿透镜、弯角波导)。另外通过理论推导和仿真验证设计了两款静态磁性幻觉装置,应用磁性材料并在特定边界条件下对拉普拉斯方程进行求解,实现对特定形状的特定物体的伪装,使物体在覆盖了一个套层之后被雷达误认成另外一种物体或被探测成一个放大的物体。这项工作中所设计的电磁器件在科研、军事、国防等领域存在潜在的应用价值。