超表面技术的发展极大地拓宽了电磁场领域的研究范围,在天线性能的改善和隐身防护等多个方面被广泛地应用。超表面技术具备特殊的电磁调控能力,对电磁波的相位调控能力应用在波束调控等方面,能够任意调节散射波束的形状,进而实现对电磁波的有效调控,因此新型人工电磁材料在诸多领域备受关注,并广泛应用于对多种功能器件的研究。使用超表面技术构造的吸波阵列,能够在特定的频段实现对电磁波的吸收。三维(3D)模型的散射方向图可以近似使用超表面的电磁调控能力模拟,而且在计算电磁散射时仅需要更少数量的剖分网格,这种特性可应用在对真实目标的模拟与计算电磁学加速等方面。电磁超表面对波的方向图调控特性可改变电磁波的传输方向,进而构造超表面透镜。本文主要的研究内容包含以下4个方面:1.介绍了超材料的概念和超表面的基本原理与设计方法。通过对谐振单元的设计,可以在特定频段实现不同的等效磁导率和介电常数,不仅能调控波印廷矢量的方向,而且能对入射电磁波极化方向实现调控。2.通过使用MATLAB与CST商业仿真软件的联合编程建模和计算,极大地减少了对非均匀超表面材料的建模时间。将复杂表面预处理技术引入到电磁散射计算中,使用坐标变换的方法实现了对求解模型的几何平整化改造,将复杂表面模型转变为等效的平整表面模型。模型粗糙度的降低,有效地减少了计算时网格剖分的数量,实现了对目标雷达散射截面积(RCS)的加速计算。3.使用S参数反演理论,提取了方环超表面结构的等效介电常数和等效磁导率。将超表面技术应用到对3D模型的空间散射场模拟中,实现了对其有效的模拟。然后再应用到比较复杂的模型中,验证了超表面阵列组成的模型与原始模型具有相似的RCS散射特征。4.将超表面透镜技术与超表面吸波技术运用到对空间电磁波非互异性器件的构建中去,利用透镜对电磁波的偏转性质和吸波材料对电磁波的吸收性能,进行了对空间电磁波的单向导通性能的研究。能实现平面电磁波从导通端透射和截止端吸收的功能,若使用此种材料制作隐身系统,被隐身目标可以从外界接收电磁信息,且目标的辐射能量不会传输到外界。