变换电磁学是近几年来电磁场领域一个十分活跃的研究热点,它是利用坐标变换的方法设计特定区域的材料参数分布,当电磁波经过该区域时,传播的方向可以根据设计好的路线进行改变。因此,在天线设计中,变换电磁学的应用将是一种能够有效地改善天线辐射性能的方法。本文从变换电磁学的基本概念及其延伸出的理论出发,结合人工电磁材料的设计方法,探索了它在微带天线、阵列天线及透镜天线等领域的潜在应用,并进行了详细的分析与验证。本文的主要工作内容及创新点如下：1、基于腔膜理论,研究了矩形微带天线的辐射机理及天线贴片与地板之间的电场分布,提出了一种新型平面变换方法,利用这种方法可以设计微带天线贴片单元与地板之间的材料分布,从而使天线在不改变馈电位置、阻抗及增益的情况下,实现双频或圆极化辐射。2、首次将复数变换电磁学引入到天线设计中去,发挥了该理论在有效调节辐射强度上的优势。结合圆形贴片的空腔模型及相关理论,通过改变介质板的材料参数分布,实现了天线圆极化的设计。3、在二维结构中,研究了一种能够减小材料各向异性的准共形变换理论,并将该理论延伸到三维的共形阵列天线的设计中,提出一种可用常规塑料介质打孔即可实现的纯电介质透镜。将此透镜罩在共形阵列天线表面可以令其在最大辐射方向上等效于同参数的平面阵列天线,从而为共形天线的设计提供了新的方法。本文研究表明,变换电磁学理论,结合人工电磁材料设计,为天线设计带来了新的思路。通过对调控电磁波方法的深入研究,将进一步改善天线或其他电磁器件的性能。变换电磁学、人工电磁材料及天线等领域交叉研究的发展将催生更多的创新成果,为学术和工程应用领域做出更多贡献。