电磁波调控器件的设计这一课题在电磁学领域中引起了研究者们的极大兴趣。先前传统的电磁波控制器件(比如棱镜和光栅)具有体积庞大、损耗高等缺点,通过电磁波传播过程中形成的累积相位差来调控电磁波的传播状态,难以实现小型化和平面化设计。鉴于此,加载相变材料的超表面单元结构应运而生。相变材料具有相变特征,能够实现金属相—绝缘相互相转换。只要合理布局超表面上的相位突变单元,便能够实现在电磁波传播过程中引入相位突变,实现对电磁波极化转换方式的多重调控。该结构可以突破体积的限制,有效地提高器件的实用性和集成化。然而,透射型人工电磁表面仍然面临着交叉极化转换率低的问题,远远不能满足工程需要。本文中将结合相变材料的相变特性和超材料理论设计出一种周期结构的超表面来控制电磁波的极化转换,有效实现人为地控制电磁波的极化方式,为基于相位非连续人工电磁表面的工程实际应用奠定基础。首先,本文对高效透射型人工电磁表面单元的设计方法进行了研究,探讨了设计高交叉极化转换率单元结构的方法,为了提高交叉极化的转换率在相位突变单元谐振模式中引入磁谐振,设计出了一种新型的加载相变材料VO2的电磁波人工调控超表面。其次,基于上述高交叉极化转换率超表面单元,设计出加载相变材料的波片转换单元结构,并基于此单元结构分别设计出1/4波片超表面透镜和1/2波片超表面透镜。最后,利用微带天线对上述结构进行仿真验证。仿真结果表明利用相变材料的相变特性可以实现超表面透镜对电磁波极化转换方式的多重调控,同时还能提高加载相变材料的超表面的交叉极化转化率,且兼顾设计的小型化特征。本文为基于此设计的电磁波调控器件的进一步发展提供了重要的理论依据。