透镜天线具有高增益、低副瓣、多波束、损耗低和易于设计制造等优点,因而被广泛应用于军事和民用生活中,如卫星通信、空间高分辨率成像系统、飞行器盲着陆以及防碰撞雷达等。2000年后,基于人工电磁材料的研究方法广泛应用于对电磁波控制的研究,并由此向人们展示了自然界所没有的奇异电磁现象,如负折射现象、逆多普勒效应、逆切仑科夫效应。这一理念进一步扩展和延伸后,人们又设计出了体积更小、损耗更低的人工电磁表面。本文基于人工电磁表面原理对透镜天线进行了新的研究,设计出具有超低剖面、高增益、低副瓣且可用3D打印机打印的电磁表面透镜。本论文主要创新点如下:1、将人工电磁表面对电磁波控制的理念应用于透镜研究中,实现了人工对电磁波的调控,在透镜设计上具有更大的灵活性。2、人工电磁表面的单元选取为纯介质,以介质单元的厚度来修正电磁波的传输相位,进而控制电磁波的传播方向。纯介质透镜和天线近距离时耦合效应不明显,从而能够设计出超薄透镜天线。3、研究了透镜天线的互耦特性和扫描特性,并设计了多焦点透镜。