新型人工电磁材料是将具有特定几何形状的亚波长宏观基本单元周期性或非周期性排列所构成的人造材料。理论分析和实验结果都表明，当基本单元的结构尺寸处于亚波长尺度（一般为十分之一波长）时，新型人工电磁材料呈现出宏观的电磁媒质特性，可以用等效媒质理论进行分析。理论上，新型人工电磁材料可以实现任意的介电常数和磁导率，因而受到国内外众多领域科学研究者的广泛关注。本文研究利用新型人工电磁材料设计与制作渐变折射率透镜天线，主要研究内容和贡献如下:　　 1)基于几何光学原理和等效媒质理论，利用介质打孔结构分别实现了X波段和Ku波段的加载渐变折射率人工电磁材料的圆锥喇叭天线，并对实验样品进行了测试，其测试结果与仿真结果吻合很好。与同口径的传统介质透镜天线相比，天线增益提高了1dB至5dB，且天线体积更小、重量轻、损耗小。　　 2)设计了一种电大尺寸的卫星通信地面站天线，并使用射线追踪法，对天线中射线轨迹进行了验证和优化。提出了基于方环和介质打孔、具有共面结构的渐变折射率人工电磁材料，并用来实现大口径的渐变折射率透镜天线。天线的远场测试结果表明，天线具有超高定向性。