CN102983404B

CN102983404B - 调制电磁波辐射方向图的器件及天线

Info

Publication number: CN102983404B
Application number: CN 201210447826
Authority: CN
Inventors: 刘若鹏; 季春霖; 殷俊
Original assignee: Kuang Chi Innovative Technology Ltd
Current assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: CN102983404A

Abstract

本发明提供了一种调制电磁波辐射方向图的器件，包括功能板，用于对入射电磁波进行波束调制；所述功能板包括两个或两个以上的功能板单元；反射层，用于反射电磁波，设置在功能板一侧；所述反射层包括与功能板单元对应数量的反射单元；所述功能板单元与其对应的反射单元构成一个用于移相的移相单元；所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值小于360度，设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。本发明的器件，克服了技术人员普遍认为的移相单元最大移相范围至少达到360度才能得到所需的电磁波辐射方向图的技术偏见。

Description

调制电磁波辐射方向图的器件及天线

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种调制电磁波辐射方向图的器件及天线。

背景技术

在通信领域中，作为信号载体的电磁波在空间辐射的方向图对信号的传播起着非常重要作用，一般从信号源出射的电磁波的方向图不能满足正常的需求，需要对电磁波的辐射方向图进行调制。通常调制电磁波辐射方向图是采用相位调制的方法，即通过某一器件或者装置，将从信号源发射的电磁波的相位调制成所需的相位，常见的电磁波空间相位调制的方法有：用金属反射面对相位进行修正，金属反射面通过其不同的外形设计对一个现有的电磁波空间相位分布进行改变，形成一个目标相位分布。这种基于金属反射面进行电磁波空间相位修正，结构简单、工作频带宽、功率容量大，但其高度依赖几何外形，外形笨重，生产工艺精度要求高，成本较高。

除此之外，平面阵列反射面利用周期排布的移相单元阵列进行相位调制，其性能不依赖于几何外形，重量轻，体积小，易于共形，对工作环境适应性较好。但平面阵列反射面的工作机理是用反射面上每个独立的移相单元将现有相位分布修正到目标相位分布，因此对移相单元的最大移相范围要求较高。

2010年电子科技大学名称为《微带反射阵列天线的研究》的李华博士的博士论文指出在微带反射阵列天线的设计中，必须要求移相单元的移相范围至少覆盖0-360°区间，即所有移相单元中，最大移相量与最小移相量的差值要求至少覆盖0-360°区间。

另外，D.M.PozarandT.A.Metzler在名称为“Analysis of a reflectarrayantenna using microstrip patches of variable size”（Electronics Letters，vol29，no.8，pp.657-658，1993）的文献中也提出了使用一种贴片尺寸大小可变的矩形贴片阵列来实现反射式贴片阵列天线。其设计理论基于通过改变每个移相单元的尺寸大小来实现移相单元的移相量，从而使得每个移相单元的辐射场在设计的方向上达到同相位，即移相单元最大移相范围应该至少达到360度，从而起到波束调制的作用。

现有的文献都明确指出了移相单元最大移相范围至少达到360度，才能使入射电磁波的初始相位调制到目标相位，从而得到预期的电磁波辐射的方向图。这个对移相单元最大移相范围的要求大大地限制了平面阵列反射面的设计，因此在平面阵列反射面的基板设计、移相单元设计方面有严格的限制，提高了生产制作成本、影响了平面阵列反射面的带宽性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术在相位调制过程要求移相单元最大移相范围至少达到360度的缺陷，提供一种调制电磁波辐射方向图的器件。

本发明的上述技术问题通过以下技术方案解决：提供一种调制电磁波辐射方向图的器件，包括：

功能板，用于对入射电磁波进行波束调制；所述功能板包括两个或两个以上的功能板单元；

反射层，用于反射电磁波，设置在功能板一侧；所述反射层包括与功能板单元对应数量的反射单元；

所述功能板单元与其对应的反射单元构成一个用于移相的移相单元；

入射到移相单元的电磁波穿过所述功能板单元后由所述反射单元反射，经反射的电磁波再次穿过所述功能板单元后出射，出射时的相位与入射时的相位的差值的绝对值为移相量；

所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值小于360度，设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。

进一步地，所述功能板为一层结构或由多个片层所构成的多层结构。

进一步地，所述功能板单元包括基板单元以及设置在所述基板单元一侧的用于对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元。

进一步地，所述基板单元由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成。

进一步地，所述高分子材料为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或环氧树脂。

进一步地，所述人造结构单元为导电材料构成的具有几何图案的结构。

进一步地，所述导电材料为金属或非金属导电材料。

进一步地，所述金属为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金。

进一步地，所述非金属导电材料为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。

进一步地，所述器件还包括用于覆盖所述人造结构单元的保护层。

进一步地，所述保护层为聚苯乙烯塑料薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇脂塑料薄膜或耐冲性聚苯乙烯塑料薄膜。

进一步地，所述功能板单元由基板单元及其上开设的单元孔构成。

进一步地，所述器件用于将具有宽波束方向图的电磁波调制成具有窄波束方向图的电磁波。

进一步地，所述器件用于将具有窄波束方向图的电磁波调制成具有宽波束方向图的电磁波。

进一步地，所述器件用于改变电磁波方向图的主波束指向。

进一步地，所述功能板为曲面状或平面状。

进一步地，所述反射层为曲面状或平面状。

进一步地，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～300度。

进一步地，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～280度。

进一步地，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～250度。

进一步地，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～180度。

进一步地，所述反射层贴附于所述功能板一侧表面。

进一步地，所述反射层与所述功能板相互间隔设置。

进一步地，所述反射层为金属涂层或者金属薄膜。

进一步地，所述反射层为金属网格反射层。

进一步地，所述金属网格反射层由多片相互间隔的金属片构成，单个金属片的形状为三角形或者多边形。

进一步地，所述单个金属片的形状为正方形。

进一步地，所述多片金属片相互之间的间隔小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二十分之一。

进一步地，所述金属网格反射层为由多条金属线纵横交错构成的具有多网孔的网状结构，单个网孔的形状为三角形或者多边形。

进一步地，所述单个网孔的形状为正方形。

进一步地，所述单个网孔的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一，所述多条金属线的线宽大于或等于0.01mm。

进一步地，所述基板单元的横截面图形为三角形或多边形。

进一步地，所述基板单元的横截面图形为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的四分之一。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的八分之一。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。

进一步地，所述器件工作于Ku波段，所述基板单元厚度为0.5-4mm。

进一步地，所述器件工作于X波段，所述基板单元厚度为0.7-6.5mm。

进一步地，所述器件工作于C波段，所述基板单元厚度为1-12mm。

本发明还提供了另一种调制电磁波辐射方向图的器件，包括：

所述器件的所有移相单元的移相量与最小移相量的差值小于360度的移相单元的数量占所有移相单元数量的80％以上，设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。

根据本发明的调制电磁波辐射方向图的器件，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值小于360度，通过设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现所需的电磁波辐射方向图。现有技术中都明确指出了移相单元最大移相范围至少达到360度，才能使入射电磁波的初始相位调制到目标相位，从而得到预期的电磁波辐射的方向图，也就是说到目前为止，在该技术领域中，技术人员都普遍认为移相单元最大移相范围至少达到360度，才能使入射电磁波的初始相位调制到目标相位，从而得到预期的电磁波辐射的方向图，它引导人们认为移相单元最大移相范围小于360度时不能解决得到预期的电磁波辐射的方向图的技术问题，这就是在该技术领域内一直存在的技术偏见。本发明的调制电磁波辐射方向图的器件恰恰是解决了该技术偏见。

另外，本发明还提供了一种天线，包括调制电磁波辐射方向图的器件，所述器件包括用于对入射电磁波进行波束调制的功能板以及设置在功能板一侧的用于反射电磁波的反射层，所述功能板包括两个或两个以上的功能板单元，所述反射层包括与功能板单元对应数量的反射单元，所述功能板单元与其对应的反射单元构成一个用于移相的移相单元；所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值小于360度，设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。

进一步地，所述天线为将具有宽波束方向图的电磁波调制成具有窄波束方向图的电磁波的发射天线。

进一步地，所述天线为将具有窄波束方向图的电磁波调制成具有宽波束方向图的电磁波的接收天线。

进一步地，所述天线为接收斜入射电磁波的接收天线或者电磁波斜出射的发射天线。

进一步地，所述基板单元的横截面图形为三角形或多边形。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的四分之一。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的八分之一。

进一步地，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。

进一步地，所述天线工作于Ku波段，所述基板单元厚度为0.5-4mm。

进一步地，所述天线工作于X波段，所述基板单元厚度为0.7-6.5mm。

进一步地，所述天线工作于C波段，所述基板单元厚度为1-12mm。

根据本发明的天线，所述天线中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值小于360度，通过设计所述天线上每一移相单元的移相量以实现天线预期的电磁波辐射方向图。现有技术中的反射阵列天线都明确指出了天线的移相单元最大移相范围至少达到360度，才能得到天线预期的电磁波辐射的方向图，也就是说到目前为止，在该技术领域中，技术人员都普遍认为天线的移相单元最大移相范围至少达到360度，才能得到天线预期的电磁波辐射的方向图，它引导人们认为天线移相单元最大移相范围小于360度时不能解决得到预期的天线电磁波辐射方向图的技术问题，这就是在该技术领域内一直存在的技术偏见。本发明的天线恰恰是解决了该技术偏见。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，附图中：

图1是本发明调制电磁波辐射方向图的器件一较佳实施方式的立体结构示意图；

图2为由多个横截面图形为正六边形的基板单元所构成的功能板的正视示意图；

图3是本发明调制电磁波辐射方向图的器件另一较佳实施方式的侧视示意图；

图4是反射层一较佳实施方式的结构示意图；

图5是平面雪花状的人造结构单元所构成的移相单元的示意图；

图6是图5所示的人造结构单元的一种衍生结构；

图7是图5所示的人造结构单元的一种变形结构；

图8是平面雪花状的人造结构单元几何形状生长的第一阶段；

图9是平面雪花状的人造结构单元几何形状生长的第二阶段。

图10是本发明另一种结构的人造结构单元构成的移相单元的示意图；

图11是本发明另一种结构的人造结构单元构成的移相单元的示意图；

图12是图5所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图；

图13是图10所示的人造结构单元的生长方式示意图；

图14是图10所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图；

图15是图11所示的人造结构单元的生长方式示意图；

图16是图11所示的人造结构单元所构成的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图；

图17a为三角形金属片状的人造结构单元的示意图；

图17b为正方形金属片状的人造结构单元的示意图；

图17c为圆形金属片状的人造结构单元的示意图；

图17d为圆形金属环状的人造结构单元的示意图；

图17e为方形金属环状的人造结构单元的示意图；

图18为初级馈源方向图；

图19为宽波束方向图经本发明器件调制后的窄波束方向图；

图20为经本发明的器件改变电磁波主波束指向的方向图；

图21为网格结构的金属网格反射层的结构示意图；

图22是本发明具有多层功能板调制电磁波辐射方向图的器件的结构示意图；

图23为一种形式的移相单元的结构示意图；

图24为另一种形式的移相单元的结构示意图；

图25是图5所示的人造结构单元所构成的另一种结构的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线图。

具体实施方式

请参照图1，图1为本发明调制电磁波辐射方向图的器件一较佳实施方式的立体结构示意图。图1中，该器件包括功能板1，用于对入射电磁波进行波束调制；所述功能板1包括两个或两个以上的功能板单元10；反射层2，用于反射电磁波，设置在功能板1一侧；所述反射层2包括与功能板单元10对应数量的反射单元20；所述功能板单元10与其对应的反射单元20构成一个用于移相的移相单元100。可以理解的是，器件整体可由多个独立的移相单元100拼接而成，也可由一整块功能板1与一整块反射层2构成。

所述器件中的所有移相单元100的最大移相量与最小移相量的差值小于360度，设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。

入射到移相单元100的电磁波穿过所述功能板单元10后由所述反射单元20反射，经反射的电磁波再次穿过所述功能板单元10后出射，出射时的相位与入射时的相位的差值的绝对值为移相量。器件中的所有移相单元100的最大移相量与最小移相量的差值小于360度，设计器件上每一移相单元100的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。

功能板单元10的数量根据需要设定，可以是两个或两个以上。例如可以是并排的2个，2×2的阵列，10×10的阵列，100×100的阵列，1000×1000的阵列，10000×10000的阵列等等。

本发明的调制电磁波辐射方向图的器件，其功能板可以为图1所示的一层结构也可以是由多个片层所构成的多层结构，多个片层之间可采用胶水粘接，或者采用机械方式连接，如螺栓连接或者卡扣连接。如图22所示，为一种形式的多层结构的功能板1，该功能板1包括三个片层11。当然图22只是示意性地，本发明的功能板1还可是由两个片层构成的两层结构或者是由四个以上的片层构成的多层结构。

单个移相单元的移相量，可以通过下述方法测量获得：

将所要测试的移相单元，在空间中进行周期排列形成足够大的组合，足够大是指形成的周期组合的尺寸（长度和宽度）应远远大于所要测试的移相单元的尺寸，例如形成的周期组合包括至少100个所要测试的移相单元。

用平面波垂直角度入射该周期组合，用近场扫描设备扫描近场电场相位分布，根据出射相位，代入阵列理论公式：

可得出所测试移相单元移相量

上式中，θ为出射相位；λ为入射电磁波波长；a为移相单元的尺寸；此处，移相单元的尺寸是指移相单元在反射层上的投影所形成的图形的边长，也即相邻两个功能板单元的几何中心之间的距离。；

同样方法，对器件上的所有移相单元进行测量，可以得到器件的移相量分布。本发明的反射层2可如图1所示紧密贴附于功能板1一侧表面设置，例如通过胶水粘结、机械连接等多种常用的连接方式来实现紧密贴附于功能板1一侧表面。反射层2还可以如图3所示与功能板1间隔一定距离设置，图3为本发明调制电磁波辐射方向图的器件另一较佳实施方式的侧视示意图。间隔距离的大小可依据实际需求来设置。反射层2与功能板1之间可通过支撑件3来连接，也可以通过在两者之间填充泡沫、橡胶等来实现。

反射层2可为一整块金属片或金属网格反射层，也可为涂覆于功能板1一侧的金属涂层或金属薄膜。金属片、金属涂层、金属薄膜或者金属网格反射层可以选用铜、铝或铁等金属材料。

采用整块金属片、金属涂层或者金属薄膜作为反射层时，其厚度一般较薄，约为0.01-0.03毫米，金属片、金属涂层或者金属薄膜的长及宽远远大于其厚度。在制备和实际应用时容易因为应力的作用发生翘曲，一方面降低了产品制备过程中的良率，造成大量浪费，另一方面也增大了产品使用后的维护成本。

本发明中，反射层2优选地采用金属网格反射层，金属网格反射层由多片相互间隔的金属片构成，每一金属片的长宽值和厚度值的差异减小，从而减小产品应力，避免反射层翘曲。然而由于各金属片之间存在缝隙，如果缝隙的宽度过宽会使得电磁波被网格状反射板反射时产生栅瓣效应，给器件性能带来影响，而如果缝隙的宽度过窄则会使得每一金属片的长宽值与厚度值的差异增大，不利于应力的释放。优选地，所述多片金属片相互之间的间隔小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二十分之一。

本发明中，单个金属片的形状为三角形或者多边形。

在一优选实施例中，如图4所示，所述金属网格反射层WG由多片相互间隔的金属片4构成，单个金属片形状为正方形。

在另一优选实施例中，如图21所示，所述金属网格反射层WG为由多条金属线纵横交错构成的具有多网孔的网状结构，图中多条金属线分为纵向金属线ZX及横向金属线HX，纵向金属线ZX与横向金属线HX之间形成多个网孔WK，单个网孔WK的形状可为三角形或者多边形。并且所有网孔WK的形状可以相同，也可以不同。

在图21所示的实施例中，优选地，所有网孔WK的形状均为正方形，纵向金属线ZX与横向金属线HX的线宽相同。所述单个网孔的边长小于二分之一波长，所述多条金属线的线宽大于或等于0.01mm。优先地，所述单个网孔的边长为0.01mm至器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一，所述多条金属线的线宽为0.01mm至器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的5倍。

在上述反射层的描述中，均以金属材料作为反射层材料，但应知本发明中反射层的作用为反射电磁波，因此只要能达到反射电磁波的材料均为本发明反射层的可选材料。

本发明的功能板单元有两种实现方案，如下：

第一种方案是，如图1，功能板单元10包括基板单元V以及设置在所述基板单元V一侧的用于对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元M。人造结构单元M可以直接附着在基板单元V的表面，如图23所示。

当然，人造结构单元M也可以与基板单元V的表面间隔设置，例如人造结构单元M可以通过杆支撑在基板单元上。

基板单元V的横截面图形可以有多种形式。比较典型的基板单元的横截面图形可为三角形或多边形，优选地，基板单元的横截面图形为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形，图1中示出了横截面图形为正方形的基板单元；图2示出了由多个横截面图形为正六边形的基板单元所构成的功能板1的正视示意图。基板单元的横截面图形优选为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形，基板单元的横截面图形的边长小于该器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一，优选地，基板单元的横截面图形的边长小于该器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的四分之一；更为优选地，基板单元的横截面图形的边长小于该器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的八分之一；更为优选地，基板单元的横截面图形的边长小于该器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。

基板单元可由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成，高分子材料可为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或环氧树脂。

人造结构单元可为导电材料构成的具有几何图案的结构，导电材料可为金属或非金属导电材料，所述金属为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金；所述非金属导电材料为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。人造结构单元的加工方式可以有多种，可通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法分别附着在基板单元上。

人造结构单元M能够对入射电磁波产生电磁响应，此处的电磁响应可以是电场响应，也可以是磁场响应，或者是既有电场响应又有磁场响应。

为了保护人造结构单元，在本发明的另一个实施例中，人造结构单元上还可覆盖有保护层，保护层可为聚苯乙烯（PS）塑料薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET）塑料薄膜或耐冲性聚苯乙烯（HIPS）塑料薄膜。

第二种方案是，功能板单元10由基板单元V及其上开设的单元孔K构成，单元孔可以具有规则的横截面形状也可是具有不规则的横截面形状，单元孔可以是通孔也可以是盲孔，通过单元孔的不同形状、体积来控制移相单元的移相量。由此种方案的功能板单元所构成的移相单元如图24所示。

本发明的调制电磁波辐射方向图的器件可以根据实际的应用场景来设计具体的形状，因此，功能板1与反射层2可为平面状也可根据实际需要制成曲面状。

为了达到调制电磁波辐射方向图的目的，首先找出本发明所述器件的每一移相单元对应的移相量，也就是说要获得或者设计出器件上的移相量分布情况。

以下描述每一移相单元移相量的一种设计方法，应当理解的是，下述方法只是辅助说明性的，并不用以限定本发明，实际上，对本领域的技术人员来说，通过阅读本发明还可以通过其它常规的设计方法来实现器件上预期的移相量分布。

每一移相单元移相量的一种设计方法包括如下步骤：

S1、设置每一移相单元的移相量的变化范围，构造n个移相单元的移相量的向量空间Θ；设置预期的电磁波辐射方向图对应的参数指标。这里的参数指标主要是指影响到电磁波辐射方向图的主要技术指标，不同的应用场景下，关注的技术指标是不同的，例如，可以是半功率波束宽度等。

S2、对所述移相量的向量空间Θ进行抽样，生成m（m<n）个移相单元的抽样向量空间Θ₀；这里的抽样可以是常用的各种抽样方法，例如随机抽样、系统抽样等。

S3、依据所述抽样向量空间，通过插值方法计算剩余n-m个移相单元的移相量，生成n个移相单元的新的移相量的向量空间Θ_i；插值方法可以是高斯过程插值法、样条长治方法等。

S4、计算Θ_i对应的参数指标，判断计算的参数指标是否满足预设要求，若是，则Θ_i即为满足需要的移相量的向量空间；若否，则通过预设的优化算法生成新的抽样向量空间，并通过插值方法生成新的移相量的向量空间Θ_i+1，循环执行直至满足预设要求。预设的优化算法可以是模拟退火、遗传算法、禁忌搜索等算法。预设要求可以包括例如参数指标的阈值以及精度的范围。

通过上述的方法可以得到我们需要的每一移相单元的移相量分布情况，根据移相量的分布情况再结合我们要使用的技术方案类型来确定具体的设计。例如，如果采用由基板单元及人造结构单元构成的功能板单元来实现入射电磁波方向图的调制，那么就需要找出能够满足移相量分布的人造结构单元的形状、尺寸信息的对应关系；如果采用由基板单元及单元孔构成的功能板单元来实现入射电磁波方向图的调制，则需要找出能够满足移相量分布的孔的形状、尺寸信息的对应关系。

采用由基板单元及人造结构单元构成的功能板单元来实现入射电磁波方向图的调制，合理设计每一移相单元上的人造结构单元的形状、几何尺寸，可以设计出所述器件上每一移相单元的移相量，从而实现预期的电磁波辐射方向图。

给定器件的工作频段，确定好基板单元的物理尺寸、材料及电磁参数，以及人造结构单元的材料、厚度及拓扑结构，利用仿真软件，如CST、MATLAB、COMSOL等，可以获得移相单元的移相量随人造结构单元几何形状生长的变化曲线，即可得到连续变化的移相单元与移相量的对应关系，即获得该种形态的移相单元最大移相量与最小移相量。

本实施例中，移相单元的结构设计可通过计算机仿真（CST仿真）得到，具体如下：

（1）确定基板单元的材料。基板单元的材料，例如为FR-4、F4b或PS等。

（2）确定基板单元的形状及物理尺寸。例如，基板单元可为横截面图形为正方形的方形薄片，基板单元的物理尺寸由器件的工作频段的中心频率得到，利用中心频率得到其波长，再取小于波长的二分之一的一个数值做为基板单元横截面图形的边长，例如基板单元横截面图形的边长为器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。基板单元的厚度根据器件的工作频段有所不同，如器件工作于Ku波段时，基板单元的厚度可取0.5-4mm；器件工作于X波段时，基板单元的厚度可取0.7-6.5mm；器件工作于C波段时，基板单元的厚度可取1-12mm；例如在，ku波段下，基板单元的厚度可取为1mm、2mm等。

（3）确定人造结构单元的材料、厚度及拓扑结构。例如，人造结构单元的材料为铜，人造结构单元的拓扑结构可为图5所示的平面雪花状的人造结构单元，所述的雪花状的人造结构单元具有相互垂直平分的第一金属线J1及第二金属线J2，所述第一金属线J1与第二金属线J2的长度相同，所述第一金属线J1两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线J1两端连接在两个第一金属分支F1的中点上，所述第二金属线J2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线J2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支F1与第二金属分支F2的长度相等；此处的拓扑结构，是指人造结构单元几何形状生长的基础形状。人造结构单元的厚度可为0.005-1mm。例如为0.018mm。

（4）确定人造结构单元的几何形状结构生长参数，此处用S表示。例如，如图5所示的平面雪花状的人造结构单元的几何形状结构生长参数S可以包括人造结构单元的线宽W，第一金属线J1的长度a，第一金属分支F1的长度b。

（5）确定人造结构单元的几何形状的生长限制条件。例如，如图5所示的平面雪花状的人造结构单元的人造结构单元的几何形状的生长限制条件有，人造结构单元之间的最小间距WL（如图5所示，人造结构单元与基板单元的边的距离为WL/2），人造结构单元的线宽W，以及第一金属分支与第二金属分支之间的最小间距，此最小间距可以与人造结构单元之间的最小间距WL保持一致；由于加工工艺限制，WL通常大于等于0.1mm，同样，线宽W通常也是要大于等于0.1mm。第一次仿真时，WL可以取0.1mm，W可以取一定值（即人造结构单元的线宽均匀），例如0.14mm或0.3mm，此时人造结构单元的几何形状结构生长参数只有a、b两个变量，令结构生长参数S＝a+b。人造结构单元的几何形状通过如图8至图9所示的生长方式，对应于某一特定中心频率（例如11.95GHZ），可以得到一个连续的移相量变化范围。

以图5所示的人造结构单元为例，具体地，所述人造结构单元的几何形状的生长包括两个阶段（几何形状生长的基础形状为图5所示的人造结构单元）：

第一阶段：根据生长限制条件，在b值保持不变的情况下，将a值从最小值变化到最大值，此时b=0，S=a，此生长过程中的人造结构单元均为“十”字形（a取最小值时除外）。a的最小值即为线宽W，a的最大值为（BC-WL）。因此，在第一阶段中，人造结构单元的几何形状的生长如图8所示，即从边长为W的正方形JX1，逐渐生长成最大的“十”字形几何形状JD1。

第二阶段：根据生长限制条件，当a增加到最大值时，a保持不变；此时，将b从最小值连续增加到最大值，此时b不等于0，S＝a+b，此生长过程中的人造结构单元均为平面雪花状。b的最小值即为线宽W，b的最大值为（BC-WL-2W）。因此，在第二阶段中，人造结构单元的几何形状的生长如图9所示，即从最大的“十”字形几何形状JD1，逐渐生长成最大的平面雪花状的几何形状JD2，此处的最大的平面雪花状的几何形状JD2是指，第一金属分支J1与第二金属分支J2的长度b已经不能再伸长，否则第一金属分支与第二金属分支将发生相交。

应用上述方法对如下三种人造结构单元所构成的移相单元进行仿真：

（1）图5所示为平面雪花状的人造结构单元构成的移相单元，该移相单元的第一种结构中，基板单元V的材料为聚苯乙烯（PS），其介电常数为2.7，损耗角正切为0.0009；基板单元V的物理尺寸为，厚度2mm，横截面图形为边长为2.7mm的正方形；人造结构单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；反射单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；此处，结构生长参数S为第一金属线J1的长度a与第一金属分支F1的长度b之和。具有此人造结构单元的移相单元的生长方式请参见图8至图9；具有此结构的人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图12所示。从图中可以看出，该移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在10-230度，其最大移相量与最小移相量的差值约为220度，小于360度。在该移相单元的第二种结构中，仅改变基板单元V横截面图形为边长为8.2mm的正方形，其它参数不变，具有该种结构的人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图25所示；从图中可以看出，该移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在275-525度，其最大移相量与最小移相量的差值约为250度，仍然小于360度。

（2）如图10所示为另一种形式的人造结构单元构成的移相单元，该人造结构单元具有相互垂直平分的第一主线Z1及第二主线Z2，第一主线Z1与第二主线Z2形状尺寸相同，第一主线Z1两端连接有两个相同的第一直角折角线ZJ1，第一主线Z1两端连接在两个第一直角折角线ZJ1的拐角处，第二主线Z2两端连接有两个第二直角折角线ZJ2，第二主线Z2两端连接在两个第二直角折角线ZJ2的拐角处，第一直角折角线ZJ1与第二直角折角线ZJ2形状尺寸相同，第一直角折角线ZJ1、第二直角折角线ZJ2的两个角边分别平行于正方形基板单元的两个边，第一主线Z1、第二主线Z2为第一直角折角线ZJ1、第二直角折角线ZJ2的角平分线。该移相单元中，基板单元V的材料为聚苯乙烯（PS），其介电常数为2.7，损耗角正切为0.0009；基板单元的物理尺寸为，厚度2mm，横截面图形为边长为2mm的正方形；人造结构单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；反射单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；此处，结构生长参数S为第一主线与第一直角折角线的长度之和。该移相单元上的人造结构单元的生长方式请参见图13；具有此人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图14所示。从图中可以看出，移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在10-150度，其最大移相量与最小移相量的差值约为140度，小于360度。

（3）如图11所示为另一种形式的人造结构单元构成的移相单元，该人造结构单元具有相互垂直平分的第一主干线GX1及第二干主线GX2，第一主干线GX1与第二干主线GX2的形状尺寸相同，第一主干线GX1两端连接有沿相反方向延伸的两个第一直线ZX1，第二主干线GX2两端连接有沿相反方向延伸的两个第二直线ZX2，第一直线ZX1与第二直线ZX2的形状尺寸相同，第一直线ZX1与第二直线ZX2分别平行于正方形基板单元V的两个边，第一直线ZX1与第一主干线GX2的夹角为45度，第二直线ZX2与第二主干线GX2的夹角为45度。该移相单元中，基板单元V的材料为聚苯乙烯（PS），其介电常数为2.7，损耗角正切为0.0009；基板单元V的物理尺寸为，厚度2mm，横截面图形为边长为2mm的正方形；人造结构单元的材料为铜，其厚度为0.018mm；反射单元的材料为铜，其厚度为0.018mm。此处，结构生长参数S为第一主线与第一折线的长度之和。该移相单元上的人造结构单元的生长方式请参见图15；具有此人造结构单元的移相单元其移相量随结构生长参数S的变化如图16所示。从图中可以看出，移相单元的移相量是随着S参数的连续增大连续变化的，该移相单元的移相量的变化范围大概在10-130度，其最大移相量与最小移相量的差值约为120度，小于360度。

另外，图5所示的平面雪花状的人造结构单元还可以有其它变形。

图6是图5所示的平面雪花状的人造结构单元的一种衍生结构。其在每个第一金属分支F1及每个第二金属分支F2的两端均连接有完全相同的第三金属分支F3，并且相应的第三金属分支F3的中点分别与第一金属分支F1及第二金属分支F2的端点相连。依此类推，本发明还可以衍生出其它形式的人造结构单元。图6所示的只是人造结构单元几何形状生长的基础形状。

图7是图5所示的平面雪花状的人造结构单元的一种变形结构，此种结构的人造结构单元，第一金属线J1与第二金属线J2不是直线，而是弯折线，第一金属线J1与第二金属线J2均设置有两个弯折部WZ，但是第一金属线J1与第二金属线J2仍然是垂直平分，通过设置弯折部的朝向与弯折部在第一金属线与第二金属线上的相对位置，使得图7所示的人造结构单元绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。另外，还可以有其它变形，例如，第一金属线J1与第二金属线J2均设置多个弯折部WZ。图7所示的只是人造结构单元几何形状生长的基础形状。

除上述的三种拓扑结构的人造结构单元外，本发明还可以有其它拓扑结构的人造结构单元。如图17a所示的三角形金属片；如图17b所示的正方形金属片，如图17c所示的圆形金属片；如图17d所示的圆形金属环；如图17e所示的方形金属环等。通过上述方法也能得到具有上述人造结构单元的移相单元的移相量随结构生长参数S的变化曲线。

通过上述生长得到的移相单元的移相量范围如果包含了我们需要的移相量范围（即能同时取到所需的最大移相量与最小移相量），则满足设计需要。如果上述生长得到移相单元的移相量变化范围不满足设计需要，例如移相量最大值太小或移相量最小值过大，则变动WL与W，重新仿真，直到得到我们需要的移相量变化范围。

根据预期的电磁波辐射方向图，通过计算得到器件上的移相量分布，通过上述的人造结构单元的生长方法得到移相量分布对应的人造结构单元尺寸和分布信息，即能得到本发明的功能板，在功能板的一侧设置反射层，即形成了本发明的调制电磁波辐射方向图的器件，该器件即可实现预期的电磁波辐射方向图。

下面描述了本发明的器件的三种应用，应当理解的是，本发明并不限于此三种应用。

（1）将具有宽波束方向图的电磁波调制成具有窄波束方向图的电磁波

此例中宽波束初级馈源方向图中其波束宽度为31.8度，目标是将此宽波束方向图调制成窄波束方向图，且波束宽度控制在4度以内。初级馈源方向图如图18所示。

此例中，移相单元设计为横截面图形为正方形的方形薄片，正方形的边长不超过2.7mm，该器件的所有移相单元按照正方形方格排列，在一450mm×450mm大小的平板上可排布166×166=27556个移相单元。结合上文所述每一移相单元的移相量的设计方法，在步骤S1中，设置移相量的变化范围，以每个移相单元的移相量作为一个可调参数，以波束宽度作为目标函数，则有优化问题如下：

其中Θ=[θ₁，θ₂，…，θ_n]为包含所有可调参数的向量空间，在此例中为n个移相单元的移相量的向量，

为解空间（即设置的移相量的变化范围）。在此例中，n=27556，可调参数很庞大，那么寻找一个波束宽度最窄使得电磁波辐射方向图最优的移相单元的移相量分布是一个极为复杂的高维优化问题。我们可以结合空间填充设计方法和空间插值方法将优化维度从27556维降低到1000维左右，具体为：

步骤S2中，生成一个m=1000个移相单元的抽样向量空间Θ₀=[θ₁₀，θ₂₀，…，θ_m0]；

步骤S3中，根据1000个移相单元的的抽样向量空间Θ₀，使用高斯过程插值、样条插值等任一种插值方法计算剩余的n-m个移相单元的移相量，生成n个移相单元的新的移相量的向量空间：

Θ_i=[θ₁，θ₂，…，θ_m，θ_m+1，θ_m+2，…，θ_n]；

步骤S4中，利用计算机仿真计算Θ_i对给定方向图调制后的波束宽度T(Θ_i)，根据预设的优化方法（如模拟退火、遗传算法、禁忌搜索等），生成一个新的抽样向量空间，令i＝i+1，并依据新的抽样向量空间进行插值生成新的移相量的向量空间Θ_i+1，循环执行直至满足预设要求。

得到移相量分布之后，再通过上文所述的人造结构单元的生长方法得到每一移相单元上的人造结构单元的形状和排布信息，具地，采用如图5所示的平面雪花状的人造结构单元生长得到需要的移相单元相移量变化范围。

对得到的器件施加一个如图18所示的初级馈源，进行仿真测试，得到其方向图如图19所示。其波束宽度为3.16度。实现了宽波束方向图电磁波到窄波束方向图电磁波的调制。

（2）将具有窄波束方向图的电磁波调制成具有宽波束方向图的电磁波

通过上述方法还可以设计出将具有窄波束方向图的电磁波调制成具有宽波束方向图的电磁波的器件，具有窄波束方向图的电磁波调制为具有宽波束方向图的电磁波的情况与上述的具有宽波束方向图的电磁波调制为具有窄波束方向图的电磁波，其实是一个可逆的过程。将具有宽波束方向图的电磁波调制为具有窄波束方向图的电磁波可以看作是发射，将具有窄波束方向图的电磁波调制为具有宽波束方向图的电磁波可以看作是接收。

（3）改变电磁波方向图的主波束指向

通过上述方法还可以设计出改变电磁波方向图的主波束指向的器件，在步骤S1中，设置移相量的变化范围，以每个移相单元的移相量作为一个可调参数，以波束宽度和主波束指向作为参数指标，如图18所示，为初级馈源的辐射方向图，其主波束指向为0度，波束宽度为3.16度。目标是将主波束的方向改变为45度，波束宽度控制在4度以内。

对得到的器件施加一个如图18所示的初级馈源，进行仿真测试，得到其方向图如图20所示。其主波束指向为45度，波束宽度为3.7度。实现了将主波束的方向改变为45度，波束宽度控制在4度以内的目标。

通过改变电磁波方向图的主波束指向，可以避免电磁干扰。例如在船上，大量的电磁波如果通过甲板直接反射到控制室中，将会对控制室的电子设备产生严重的干扰，影响航行安全。这时，如果在甲板上铺设有上述的器件，从而改变干扰电磁波主波束指向，使得电磁的大部分能量反射至别处，从而提升了控制室中电子设备抗电磁干扰的能力。

另外本发明还提供了另一种调制电磁波辐射方向图的器件，包括用于对入射电磁波进行波束调制的功能板以及设置在功能板一侧的用于反射电磁波的反射层，所述功能板包括两个或两个以上的功能板单元，所述反射层包括与功能板单元对应数量的反射单元，所述功能板单元与其对应的反射单元构成一个用于移相的移相单元；所述器件的所有移相单元的移相量与最小移相量的差值小于360度的移相单元的数量占所有移相单元数量的80％以上，设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。

部分移相单元的移相量过大，从而导致所述器件的所有移相单元的移相量与最小移相量的差值并不是都小于360度，但是，当所述器件的所有移相单元的移相量与最小移相量的差值小于360度的移相单元的数量占所有移相单元数量的80％以上时，其与所述器件的所有移相单元的移相量与最小移相量的差值小于360度的情况具有基本相同的效果。

本发明还提供了一种天线，该天线包括上述的调制电磁波辐射方向图的器件。该天线可以为将宽波束方向图电磁波调制成窄波束方向图电磁波的发射天线，也可为将窄波束方向图电磁波调制成宽波束方向图电磁波的接收天线，也可为接收斜入射电磁波的接收天线或者电磁波斜出射的发射天线。根据天线需要的辐射方向图，设计器件上的移相量分布，得到所需的天线。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，包括：

所述功能板单元包括基板单元以及设置在所述基板单元一侧的用于对入射电磁波产生电磁响应的人造结构单元，或者所述功能板单元由基板单元及其上开设的单元孔构成；

2.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述功能板为一层结构或由多个片层所构成的多层结构。

3.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述基板单元由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成。

4.根据权利要求3所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述高分子材料为聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯或环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述人造结构单元为导电材料构成的具有几何图案的结构。

6.根据权利要求5所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述导电材料为金属或非金属导电材料。

7.根据权利要求6所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述金属为金、银、铜、金合金、银合金、铜合金、锌合金或铝合金。

8.根据权利要求6所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述非金属导电材料为导电石墨、铟锡氧化物或掺铝氧化锌。

9.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件还包括用于覆盖所述人造结构单元的保护层。

10.根据权利要求9所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述保护层为聚苯乙烯塑料薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇脂塑料薄膜或耐冲性聚苯乙烯塑料薄膜。

11.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件用于将具有宽波束方向图的电磁波调制成具有窄波束方向图的电磁波。

12.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件用于将具有窄波束方向图的电磁波调制成具有宽波束方向图的电磁波。

13.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件用于改变电磁波方向图的主波束指向。

14.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述功能板为曲面状或平面状。

15.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述反射层为曲面状或平面状。

16.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～300度。

17.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～280度。

18.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～250度。

19.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～180度。

20.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述反射层贴附于所述功能板一侧表面。

21.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述反射层与所述功能板相互间隔设置。

22.根据权利要求20所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述反射层为金属涂层或者金属薄膜。

23.根据权利要求20所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述反射层为金属网格反射层。

24.根据权利要求23所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述金属网格反射层由多片相互间隔的金属片构成，单个金属片的形状为三角形或者多边形。

25.根据权利要求24所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述单个金属片的形状为正方形。

26.根据权利要求24所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述多片金属片相互之间的间隔小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二十分之一。

27.根据权利要求23所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述金属网格反射层为由多条金属线纵横交错构成的具有多网孔的网状结构，单个网孔的形状为三角形或者多边形。

28.根据权利要求27所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述单个网孔的形状为正方形。

29.根据权利要求28所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述单个网孔的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一，所述多条金属线的线宽大于或等于0.01mm。

30.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述基板单元的横截面图形为三角形或多边形。

31.根据权利要求30所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述基板单元的横截面图形为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形。

32.根据权利要求31所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一。

33.根据权利要求31所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的四分之一。

34.根据权利要求31所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的八分之一。

35.根据权利要求31所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于器件工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。

36.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件工作于Ku波段，所述基板单元厚度为0.5-4mm。

37.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件工作于X波段，所述基板单元厚度为0.7-6.5mm。

38.根据权利要求1所述的调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，所述器件工作于C波段，所述基板单元厚度为1-12mm。

39.一种调制电磁波辐射方向图的器件，其特征在于，包括：

所述器件的所有移相单元的移相量与最小移相量的差值小于360度的移相单元的数量占所有移相单元数量的80%以上，设计所述器件上每一移相单元的移相量以实现预期的电磁波辐射方向图。

40.一种天线，其特征在于，包括调制电磁波辐射方向图的器件，所述器件包括：

41.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述功能板为一层结构或由多个片层所构成的多层结构。

42.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述人造结构单元为导电材料构成的具有几何图案的结构。

43.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述器件还包括用于覆盖所述人造结构单元的保护层。

44.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述天线为将具有宽波束方向图的电磁波调制成具有窄波束方向图的电磁波的发射天线。

45.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述天线为将具有窄波束方向图的电磁波调制成具有宽波束方向图的电磁波的接收天线。

46.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述天线为接收斜入射电磁波的接收天线或者电磁波斜出射的发射天线。

47.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～300度。

48.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～280度。

49.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～250度。

50.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述器件中的所有移相单元的最大移相量与最小移相量的差值的范围为0～180度。

51.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述基板单元的横截面图形为三角形或多边形。

52.根据权利要求51所述的天线，其特征在于，所述基板单元的横截面图形为等边三角形、正方形、菱形、正五边形、正六边形或者正八边形。

53.根据权利要求52所述的天线，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的二分之一。

54.根据权利要求52所述的天线，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的四分之一。

55.根据权利要求52所述的天线，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的八分之一。

56.根据权利要求52所述的天线，其特征在于，所述基板单元的横截面图形的边长小于天线工作频段的中心频率所对应的电磁波波长的十分之一。

57.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述天线工作于Ku波段，所述基板单元厚度为0.5-4mm。

58.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述天线工作于X波段，所述基板单元厚度为0.7-6.5mm。

59.根据权利要求40所述的天线，其特征在于，所述天线工作于C波段，所述基板单元厚度为1-12mm。