磁耦合谐振式无线电能传输（Magnetically Coupled Resonant Wireless Power Transfer,MCR-WPT）技术可在中等距离下实现电能的高效传输,然而随着磁场能量的衰减,传输效率会随着传输距离的增大快速下降。电磁超材料是一种具有负折射、倏逝波放大等奇异电磁特性的人工复合材料,利用电磁超材料可有望实现对近场电磁场的调控,从而解决传输效率随传输间距增大而快速下降的问题。论文总结阐述了电磁超材料在WPT领域的应用现状,基于耦合模理论和电路理论系统分析了WPT的传输机理,并通过MATLAB仿真对传输性能改进方法进行了讨论。依据倏逝波放大理论和磁场折射理论对负磁超材料和混合超材料在WPT中的工作原理进行了分析,并简要介绍了超材料电磁参数提取和单元设计的基本方法,为后续研究进行了理论铺垫。为进一步优化螺旋型电磁超材料在WPT中的电磁特性,论文基于Koch分形和Hilbert分形在HFSS仿真软件中建立了方形螺旋谐振器（Square Spiral Resonator,SSR）分形有限元模型,深入分析了分形结构对频率和磁导率特性的影响机理。在此基础上构建了基于Koch分形的负磁超材料单元、基于Hilbert分形的近零磁导率超材料单元、螺旋型负磁超材料单元和螺旋型近零磁导率超材料单元,并分别组合成Koch分形负磁超材料板、螺旋型负磁超材料板、螺旋型混合超材料板和Hilbert分形混合超材料板。利用Maxwell仿真软件计算谐振线圈的电感值并在HFSS中构造一种频率为6.78 MHz的MCR-WPT系统,分别对四种不同类型超材料板加载于MCR-WPT系统的情况进行仿真。仿真结果表明:四种类型的超材料板均可有效提升WPT系统的传输效率,其中,Hilbert分形混合超材料板的效率提升效果最好。结合仿真结果制作超材料单元并搭建一套无线电能传输实验平台。基于该实验平台对系统在不同传输间距下、在不同位置分别加载四种不同类型超材料板时的传输性能进行对比分析。实验结果表明:不同间距下,四种不同类型的超材料板在系统大部分位置中均可有效提升传输效率。整体上,混合超材料板的提升效果优于负磁超材料板,Hilbert分形混合超材料板的提升效果最好。该结果证明了电磁超材料对WPT系统传输性能的有效改善,以及Hilbert分形对方形螺旋谐振器电磁特性的优化。