电磁超表面是一种低剖面的二维人工电磁材料,具有电磁波调控的功能,属于电磁超材料的一种。与传统电磁波调控方法和设备相比,基于超表面的器件具有更小的体积和重量、更低的损耗和更好的集成度。随着科学技术的快速发展,传统的电磁波调控方式已经无法满足现代电磁、电子设备对于电磁波调控多样性和集成化的需求。本文主要研究了新型人工电磁表面对电磁波特性（幅度、相位）的调控机理,提出了谐振型、非谐振型超表面设计,应用于宽带电磁波相位调控、RCS（Radar Cross Section）缩减和天线优化。本文主要工作和贡献如下:1)基于谐振型超表面的FP（Fabry-Perot）谐振腔天线波束控制研究与设计对超表面实现波束控制的基本原理进行了分析,对典型微带天线、FP谐振腔天线和基于可重构部分反射表面（Partially Reflective Surface,PRS）的谐振腔天线的波束及增益一般性规律行进了研究。设计了两款基于超表面的FP谐振腔天线,其中一款实现了可重构功能。2)非谐振型相位梯度超表面（反射型）设计及其在雷达散射截面RCS缩减中的应用分析了非谐振频段超表面的宽带电磁特性,设计了一款非谐振型的宽带相位梯度超表面,实现了7.5GHz～12.5GHz频带内的异常反射。根据漫反射的原理对该超表面进行了优化排列组合设计,利用波束抵消实现了超宽带的RCS缩减。对超表面进行了加工与测试,测试结果证明了RCS缩减的有效性。3)具有高透射、宽带相位梯度的非谐振型超表面设计与应用设计了一款具有高透射、宽带相位梯度的非谐振型超表面,并将其应用在喇叭天线的口径上,使宽带喇叭天线辐射出的电磁波具有近似平面波的特性,提高了天线的增益,为缩小测试系统尺寸、提高测试精度提供了有效的解决方案。