基于麦克斯韦方程组在坐标变换下的形式不变性所建立起来的变换光学理论为电磁波的有效调控提供了新的思路,成为了近几年来电磁界研究的热点之一。变换光学的独特魅力在于其借助坐标变换的方法对特定区域的材料参数分布进行合理设计,从而使得电磁波经过该区域时,传播的方向可以按照设计好的路线行进。然而由变换光学所推算出的参数大多是三维、非均匀变化且各向异性的,这些材料在自然界中很难或几乎不可能获得。得益于超材料的快速发展,为变换光学由理论变成了现实提供了物质基础,两者的结合极大的推动了电磁学的发展。然而,当我们把变换理论引入到天线设计中去时,却遗憾地发现很难找到理想的坐标变换的数学模型。逆变换光学理论的提出为我们提供了新的设计思路,本文的研究正是基于此开展的。主要工作内容及创新点如下：1、利用逆变换光学理论,通过对透镜表面的电流和磁流的分布进行规划,提出了一种辐射方向可调控的天线透镜,对其理论推导进行了详细的分析,对影响透镜性能的参数做了深入的探讨,尤其是透镜的厚度,对其进行了仿真和分析,此外还对透镜的相位调控和幅值调控进行了对比研究,最后设计了一个辐射方向可调的表面。2、作为上述研究的延续,我们设计了一个可实现传播波到表面波转换的表面,对影响其性能的参数进行了深入分析,借助准共形变换原理,有效地减小了变换媒质的各向异性,通过离散,近似和打孔最终实现了纯电介质的转换表面,有效地提高了工作带宽。为微波采集和能量回收天线的设计提供了新的思路。3、基于变换光学设计的传播波到表面波的转换,我们通过改变介质板的介电常数的分布,使得一部分的波在介质板上朝向某个固定方向向外辐射,实现了一种简单的漏波形式。为新型的漏波和全息天线的研究提供了新的思路。以上研究表明,逆变换光学从场的角度来设计坐标变换,很大程度上实现了对电磁波的有效调控,这种逆向的设计思路更具有物理思维,更适合天线的设计应用,为今后的理论分析和工程实践应用提供了指导。