新型人工电磁材料由按一定规律排布的亚波长尺寸的人工单元构成,具有自然界中的媒质难以实现的电磁特性。通过对单元结构的设计,新型人工电磁材料可以实现任意的介电常数和磁导率,对电磁波进行任意地调控,因此得到很多领域的关注,并被应用于各种器件的研发。本论文的研究对象就是利用新型人工电磁材料构成的,可以实现不同功能的新型透镜天线。论文的主要内容和贡献如下：1.介绍了新型透镜天线的主要设计原理,即几何光学方法和等效媒质理论。分别设计了两种基于不同原理的高定向性透镜：零折射率透镜和渐变折射率透镜,用于提高圆形微带贴片天线的定向性。利用电磁谐振单元实现了两种透镜,并对实验样品进行测试,仿真结果和测试结果相吻合,证实了两种透镜对圆形微带贴片天线定向性能的改善。2.设计了基于渐变折射率材料的聚焦透镜,并提出其在天线罩相位延迟测试系统以及生物医学领域两种不同背景下的应用。通过数值仿真,验证所设计的聚焦透镜的性能。该聚焦透镜焦距远,焦斑尺寸小。3.设计了基于渐变折射率材料的波束扫描平板透镜天线,通过改变馈源和透镜的相对位置,得到可在±50°扫描的波束。近场和远场仿真结果表明,该扫描透镜天线增益高,副瓣低。