新型人工电磁材料是由电磁谐振单元所构成的周期性、非周期性阵列。近年来，它吸引了众多领域科学家的关注。根据等效媒质理论，当单元尺寸远小于空间波长时，该阵列可以等效为真实的电磁材料。新型人工电磁材料在理论上能够实现自然界媒质没有或难以实现的电磁特性。本论文利用新型人工电磁材料实现了折射率梯度透镜。主要研究内容和贡献概括如下：　　 (1)利用新型人工电磁材料设计了一款二维波束偏折透镜，工作在X波段。具体来说，基于几何光学设计了普通的波束偏折透镜。提出了一种减小透镜表面反射的带匹配层的透镜。利用I型结构作为基本单元实现了上述透镜。利用二维近场测量平台对实验样品进行了测试。其实验结果与仿真结果吻合得很好。　　 (2)实现了基于新型人工电磁材料的三维圆锥喇叭透镜天线，工作在Ku波段。利用阻抗匹配层对圆锥喇叭天线口径上相位进行修正。利用宽频带非谐振方环结构实现了透镜天线。用等效媒质模型在CST Microwave Studio对圆锥喇叭透镜天线进行了仿真。实测结果表明，该透镜天线在整个Ku波段的电压驻波比小于1.5，具有较高增益，E面和H面均具有较低副瓣。