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本文提出了一种全新的折射率渐变微波透镜模型。此透镜紧密覆盖在矩形贴片天线上方，可显著提高贴片天线的定向性。传统介质材料实现折射率渐变透镜存在成本高、渐变精度低、可变范围小等局限性。我们利用金属方环单元构建新型人工电磁材料（Metamaterials）来实现此透镜。Metamaterials具有设计多样性、可变范围大等优点。文中对矩形贴片天线、离散介质块构建的理想折射率渐变透镜天线和Metamaterials透镜天线三个方案进行了全波仿真，比较了三者的远场方向图。结论表明，本文提出的折射率渐变透镜模型明显提升了贴片天线的定向性。更重要的是，Metamaterials透镜与理想透镜有着近似的性能，证明了Metamaterials透镜在提高天线定向性中的重要价值。