Ли́нзовая анте́нна, антенна, в которой при передаче и приёме радиоволн СВЧ-диапазона направленность (фокусировка) излучения обеспечивается за счёт преломления волн; по принципу действия аналогична оптической линзе. Состоит из собственно линзы, трансформирующей сферическую (цилиндрическую) волну в плоскую (и наоборот), и облучателя (вибратор, рупор, открытый конец волновода, антенная решётка), установленного в фокусе линзы. Форма линзы зависит от показателя преломления n (отношения фазовых скоростей распространения радиоволн в вакууме и линзе). При $n > 1$ линзовая антенна называется замедляющей, а при $n < 1$ – ускоряющей (последняя не имеет аналогов в оптике).

Обычно линзовые антенны предназначены для работы в средах с показателем преломления $n ≈ 1$ (с малыми потерями). Преобразование фазового фронта волны достигается либо профилированием границы линзовой антенны (системы с однородным $n$), либо применением сред с неоднородным n. В качестве последних часто используют искусственные среды, представляющие собой обычный (однородный) диэлектрик, в который с различной плотностью (неравномерно) вкрапливают металлические или диэлектрические элементы (шарики, сфероиды, диски и др.) либо металлический порошок, тем самым достигая необходимых изменений эффективного показателя преломления $n_{эфф}$. Используются также искусственные среды в виде блоков из волноводов разного сечения или параллельных гофрированных металлических листов с различным расстоянием между листами.

Зонированная диэлектрическая линза.Зонированная диэлектрическая линза.Простейшая линзовая антенна представляет собой фокусирующую линзу из однородного диэлектрика (например, фторопласта, полистирола) с определённым профилем её поверхности. Для уменьшения массы линзы больших размеров выполняют зонированными (рис.), при этом фаза волны в соседних зонах отличается на $2πm (m=1, 2, …)$ и поле в раскрыве линзовой антенны остаётся синфазным. Фокусирующие свойства неоднородных линз обеспечиваются выбранным законом изменения показателя преломления. 

Первая линза из неоднородного диэлектрика (в виде полусферы) исследована Дж. К. Максвеллом в 1860 г. Линза с центральной симметрией в форме шара предложена американским учёным Р. Люнебергом в 1944 г.; изготовляется из большого числа сферических слоёв с постоянным $n$, значение которого зависит от расстояния до центра линзы. Такая линзовая антенна позволяет управлять положением максимума диаграммы направленности в широком секторе углов (до 360°) без существенного искажения её формы путём перемещения облучателя по поверхности линзы. Линзовые антенны применяются в радиолокационных и измерительных СВЧ-устройствах (преимущественно в сантиметровом диапазоне волн); они удобны при работе в широкой полосе частот (без перестройки частоты) для обеспечения требуемой диаграммы направленности.