新型人工电磁材料拥有传统自然材料难以实现的奇异电磁属性,其结构由亚波长尺寸的电磁谐振单元按照某种方式排列而成。利用仿真工具合理地对亚波长单元的结构及其尺寸等进行设计,可以有效地控制其在一定频段内的等效电磁参数,进而有效调控电磁波的特性与传播状态。目前,新型人工电磁材料在诸多领域吸引了研究工作者的广泛关注,并被赋予极大的工程应用价值。基于人工电磁超表面的奇特电磁特性,本文对传统的漏波天线以及反射阵天线进行了创新设计,具体研究内容如下:（1）基于漏波天线的基本概念和工作原理,设计了工作在X波段的单波束波导漏波天线。通过优化金属波导的宽边长度和其中加载的脊尺寸与周期,实现了较高的波束扫描速率;通过优化用于替代波导一侧窄壁的周期性金属漏波柱子的尺寸及其高度变化,既提升了该天线的漏波效率,同时亦减小了副瓣。（2）设计了一种具有交叉极化转换功能的传输型相位梯度超表面,能将单波束波导漏波天线的辐射波束偏折到特定角度。根据广义斯涅耳折射定律,计算出了异常折射所需要的超表面传输相位梯度,继而分别设计了中间馈电式和双层结构双波束波导漏波天线。对后者进行了加工及测试,所得到的实验结果与预设仿真结果吻合良好。（3）利用耶路撒冷型缝隙单元结构为工作在Ku波段、焦距比为0.23、最大口径效率为34%的折叠反射阵天线设计了一款透射型隐身材料覆层,在确保天线辐射性能的前提下,实现了折叠反射阵工作频带外后向雷达散射截面的缩减,进而实现了低散射折叠反射阵系统的设计。（4）介绍了固定极化涡旋电磁波天线的实现方法,并利用一组工作在Ku波段同时具有宽带特性的各向异性全介质超表面单元完成了左旋圆极化涡旋电磁波天线的研究设计,通过仿真验证了设计思路的正确性。