透镜天线常常被用在卫星通信技术、局部点对多点通信领域中,且透镜天线相比于抛物面天线、相控阵天线等具有波束覆盖范围广、波束差异性小、工作频带宽、损耗小、且馈电网络简单、易于安装使用、抗风性强等特点。但是传统的透镜天线也具有一些客观存在的缺点,比如在较低频段,透镜天线的尺寸和重量都相对庞大,且透镜介质球层数越多,层与层之间夹杂的空气相应增多,从而影响天线的性能,并且长期以来因制造透镜天线的复合材料工艺不成熟,透镜天线技术的发展历程因此而显得困难重重。本文正是针对传统透镜天线在制作过程中所面临的困难,提出了基于电磁超材料的平面透镜天线,并分别设计了平面的龙伯透镜天线和半鱼眼透镜天线,所设计的透镜天线不仅具有良好的方向性,较高的增益,且比传统透镜天线体积小加工简单。本文主要的研究内容及成果如下:1.本文首先介绍了与论文相关的透镜天线的理论基础知识,包括其研究现状,应用领域,设计原理等;并分别详细介绍了龙伯透镜和麦克斯韦鱼眼透镜的工作原理,及其应用;并对电磁新材料的理论知识给予详细说明。2.本文基于龙伯透镜的工作原理及其折射率分布规律,设计出一种刻蚀圆形超材料单元,其组成的龙伯透镜可以将任意角度入射波由球面波转变为平面波,并用电磁仿真软件仿真了其电场分布图,证明了我们所设计的效果。3.本文基于麦克斯韦鱼眼透镜天线的工作原理及其折射率分布规律,设计出一种开缝方形环结构,其在X波段具有宽频带的特点。该单元结构可以分别由两种方式获得设计所需的折射率值,并按照透镜天线折射率分布规律排列出相应的两种透镜,由两种透镜分别组成的鱼眼透镜天线都具有良好的性能,可提高主瓣的方向性,增强天线的增益;同时又设计出一种改进型的阶梯状透镜天线,进一步提高了透镜天线的方向性,增强天线的增益。最后对所设计天线进行了加工及实测,证明了其所具有的效果。