CN112640211B - 用于发射和/或接收电磁波的天线以及包括此天线的系统 - Google Patents

Abstract

用于发射和/或接收电磁波的天线，其包括辐射元件、具有可变阻抗的可调谐表面，以及控制器，所述控制器连接到所述可调谐表面且基于所述电磁波的期望方向控制所述可调谐表面。所述辐射元件和所述可调谐表面集成在壳体内部，所述壳体形成用于波的腔，并且包括用于将所述电磁波发射到外部的开口。

Description

用于发射和/或接收电磁波的天线以及包括此天线的系统

技术领域

本发明涉及用于在期望方向上发射和/或接收电磁波的天线。这些天线称为定向类型，意味着它们发射和/或接收电磁波束，有可能导引此波束的定向。

背景技术

更确切地说，本发明涉及一种天线，所述天线包括：

-辐射元件，其用于放射和/或接收所述电磁波，

-可调谐表面，其包括多个元件，所述多个元件可调整以修改所述可调谐表面的阻抗且改变电磁波被所述可调谐表面反射的方式，以及

-控制器，其连接到所述可调谐表面且基于参数控制可调整元件，所述参数是基于电磁波的期望方向而确定的。

如果天线在所有方向上以相同方式发射和/或接收电磁波，则所述天线为各向同性的。如果天线在特定方向上发射和/或接收电磁波，则所述天线具有方向性。这些定向天线表征为辐射波瓣图，即，电磁波的振幅作为水平平面和/或竖直平面中的方向的函数。此辐射波瓣图通常相对于每一平面中的角度建立；因此，其为极曲线，所述极曲线表示波的振幅作为0°和360°之间的角度的函数。此曲线通常包含称为波瓣的最大值，波瓣是天线发射较多或接收较多(较敏感)的角方向。因此，如果天线的辐射波瓣图在所确定方向中具有大振幅的主波瓣，以及振幅比主波瓣的振幅小的其它旁波瓣，则天线为定向的。

存在用于控制定向天线的方向的许多技术。

举例来说，存在相控阵列类型的天线，其由辐射元件的阵列组成，每个辐射元件的相位和振幅被控制以产生可转向方向中的总体定向辐射。

在此类型的天线中，辐射元件众多且每个辐射元件连接到受控的放大器。天线较为复杂且消耗大量能量。

举例来说，存在“反射阵列”类型的天线，例如文献US 2004/263408中的天线，其使用已知具有在一个方向上聚焦的定向辐射波瓣图的馈源喇叭类型的辐射元件，和定位于馈源喇叭前方以在由可调谐表面的可调整元件的状态确定的方向上反射电磁波的可调谐表面。

辐射元件(馈源喇叭)具有固定辐射方向的主波瓣，但通过改变可调整元件的状态，天线控制器改变由可调谐表面的每个可调整元件反射的波的振幅和/或相位，且因此改变被反射电磁波的方向。因此，可调谐表面使得有可能使由辐射元件生成的主波瓣倾斜。

在此类型的天线中，可调谐表面定位于距辐射元件某一距离处。天线因此通常非常庞大(不是非常紧凑)，且具有有限辐射空间范围，因为可调谐表面生成大遮蔽区域。

发明内容

本发明旨在改进可转向波束天线。

为此，上述类型的天线的特征在于，辐射元件和可调谐表面集成在壳体内部，

所述壳体形成腔，所述腔适于使电磁波在壳体内部反射若干次以撞击可调谐表面的可调整元件若干次，且

所述壳体包括开口，用于通过所述开口将电磁波发射到壳体外部或从壳体外部接收电磁波，以及将电磁波发射到远场或从远场接收电磁波。

利用这些布置，由辐射元件生成的电磁波在腔内部且被可调谐表面反射若干次，然后经由开口(直射或半反射开口)放射到壳体外部。因此，此电磁波在其远场传输之前可较容易地控制。确切地说，有可能同时且利用任何类型的辐射元件创建具有大振幅的主波瓣且可在任何方向上倾斜的定向天线。

此外，避免可调谐表面外部的电磁辐射损耗。由辐射元件放射的波几乎完全被可调谐表面反射，且因此几乎所有放射波可被控制以集中为单波束，即，高能量主波瓣。因此，天线更加高效。

此外，辐射元件和可调谐表面之间的所有路径含于腔的体积内，即，壳体内部，且天线较为紧凑。

最后，可调谐表面的可调整元件可以任何方式分布在腔内，因为多次反射确保壳体的内表面的扫掠且因此到达所有可调整元件。

在根据本发明的天线的各种实施例中，有可能使用以下布置中的一个或多个：

根据一个方面，屏蔽物定位于腔中在辐射元件和开口之间，以限制电磁波从辐射元件到壳体外部的直接辐射和/或朝向可调谐表面反射波。

根据一个方面，开口由若干基本开口组成，这些基本开口在壳体的一个面上或在壳体的多个面上。

根据一个方面，开口至少部分由一个或多个半反射元件组成。

根据一个方面，半反射元件是由薄金属膜实现的。

根据一个方面，半反射元件是由金属元件中的孔的网络或金属形状的网络实现的，孔或形状距相邻的孔或形状的距离小于电磁波的波长的一半。

根据一个方面，半反射元件具有在开口的表面内变化的电磁传输特性。

根据一个方面，电磁传输特性包括传输振幅和/或传输相位。

根据一个方面，半反射元件包括一个或多个可调整开口元件以改变电磁波通过所述开口反射和/或发射的方式，所述控制器链接到可调整开口元件以基于开口参数控制可调整开口元件。

根据一个方面，辐射元件定位于壳体中以通过壳体内所述元件的定向来放射和/或接收主要直接朝向可调谐表面的电磁波。

根据一个方面，辐射元件的阻抗与腔的阻抗匹配，以满足临界耦合条件。

根据一个方面，辐射元件选自包括单极、偶极、波导、辐射波导和平面天线的列表。

根据一个方面，可调谐表面覆盖壳体的所有内面或壳体的一部分内面或壳体的一个或多个内面。

根据一个方面，可调谐表面由在无周期性的情况下分布在壳体内的可调整元件组成。

根据一个方面，可调谐表面包括调谐到第一频率的第一可调整元件和调谐到第二频率的第二可调整元件，所述第一频率不同于所述第二频率。

根据一个方面，第一和第二可调整元件分布成在空间上交互混合。

根据一个方面，可调谐表面包括调谐到预定带宽内的多个不同频率的可调整元件。

根据一个方面，壳体包括主面，且壳体在垂直于所述主面的方向上的厚度尺寸小于壳体的其它尺寸，且所述厚度尺寸大于电磁波的波长的一半。

根据一个方面，壳体包括主面，且所述主面为半球形形状。

根据一个方面，控制器还将参数确定为期望极化的函数。

根据一个方面，控制器基于先前存储在存储器中的参数值，或通过计算模型，或通过使用额外信息的迭代过程来确定参数。

根据一个方面，额外信息是从来自外部传感器的信号中获得的，所述外部传感器位于壳体外部且能够接收电磁波。

根据一个方面，所述天线进一步包括能够接收电磁波的一个或多个内部传感器，所述内部传感器集成在壳体内部，且所述控制器基于电磁波的期望方向和由内部传感器以特定预定周期接收的电磁波的值来确定所述参数。

根据一个方面，所述天线包括集成在壳体内部的多个辐射元件。

本发明还涉及无线电通信系统，其能够传送音频、视频、消息或数据的通信。此无线电通信系统包括如上文呈现的天线。

本发明还涉及雷达检测系统，其适于定位空间内的对象。此雷达检测系统包括如上文呈现的天线。

附图说明

参考根据附图作为非限制性实例给出的其中一个实施例的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。

在附图中：

-图1是根据本发明的天线的第一实施例的示意图，

-图2a展示在无参数优化的情况下来自图1的天线的辐射，

-图2b展示在由控制器对参数优化之后来自图1的天线的辐射，

-图3a是在无参数优化的情况下图1的天线的辐射波瓣图，

-图3b是在由控制器对参数优化之后的图1的天线的辐射波瓣图，

-图4a是在参数经优化以按90°的角度发射的情况下图1的天线的另一辐射波瓣图，

-图4b是在参数经优化以按60°的角度发射的情况下图1的天线的另一辐射波瓣图，

-图5a是图1的天线的变型的示意图，其包括由壳体的一个面上的若干基本开口组成的开口，

-图5b是图1的天线的变型的示意图，其包括由壳体的若干面上的若干基本开口组成的开口，

-图6是具有圆顶形壳体的图1的天线的变型的示意图，

-图7是包含屏蔽物和混响装置的根据图1的天线的截面侧视图，以及

-图8展示了球形天线的第二实施例。

具体实施方式

图1展示根据本发明的天线10的本发明的第一实施例。天线10是用于在期望方向上发射和/或接收电磁波的天线。

天线10包括：

-辐射元件20，其用于放射和/或接收电磁波，

-可调谐表面30，其包括多个元件31，所述多个元件可调整以修改可调谐表面的阻抗且改变电磁波被所述可调谐表面反射和/或发射的方式，以及

-控制器40，其连接到可调谐表面且基于参数控制其可调整元件，所述参数是基于电磁波的期望方向而确定的。

此天线可例如在以下设备中使用：

-能够传送音频、视频、消息或数据的通信的无线电通信系统，或

-能够定位空间内的对象的雷达检测系统。

例如在上文列举的文献US 2004/263408中或文献US 2016/0233971中描述已知可调谐表面的变型。已知用于实施这些可调谐表面的许多技术，所述可调谐表面有时称为可调谐阻抗表面、亚表面、波形整形装置或反射阵列。

对于根据本发明的天线10，辐射元件20和可调谐表面30集成在壳体11内部，所述壳体在本技术领域内常常称为“天线罩”。然而，此处，壳体不仅用以保护天线，而且壳体11形成用于由辐射元件20放射和接收的波We的腔12(电磁腔)。因此，壳体11适于使这些波We在壳体内部被反射一次或多次，且可能被可调谐表面30的可调整元件31反射一次或多次。

举例来说，壳体11由对电磁波透明的材料制成，且其内表面至少部分金属化或覆盖有适于反射由辐射元件20放射的波We的金属层(金属化)。

更一般地说，壳体11包括用于在壳体内部反射波We一次或多次的构件，使得这些波撞击可调谐表面30的可调整元件31一次或多次。归因于可调整元件上的这多个反射，这些波可通过多种多样的设置来控制。

此外，壳体11是暂时围封波We的三维罩壳。此罩壳具有例如平行六面体形状，其包括例如底面、顶面和侧面。这些面包括所述用于反射波的构件。

或者，壳体11具有半球形或球形形状。

举例来说，壳体11的面或表面覆盖有合适的材料使得由辐射元件20放射和/或接收的波We由此三维壳体11的面反射。合适的材料为例如金属或金属化材料或装载有金属颗粒的材料。

壳体11包括开口13，用于经由此开口13将电磁波We放射到壳体外部或用于从壳体11外部接收所述电磁波，作为在外部传播的电磁波Wa。一旦从壳体11放射，由天线10放射的此电磁波Wa接着就传播到远场。相反，壳体11表现为类似于传感器，其经由开口13吸收来自远场的电磁波Wa，使得壳体中的辐射元件20在腔内部接收大量波We。

此开口13是电磁意义上的开口：壳体11可物理地闭合和密封，但存在允许电磁波至少部分泄漏到壳体外部的电磁开口13。举例来说，壳体的一部分将不会金属化就已足够。

因此，根据本发明的天线10由电磁腔组成，所述电磁腔由其中定位具有可控制特性的可调谐表面30的壳体11和辐射元件20限定，所述辐射元件是朝向可调谐表面20定向的源且通过金属接合部被屏蔽于壳体11的外部。

应注意，可调谐表面30不定位于开口13中，因为这将降低天线10的性能和可控性，可调谐表面30定位于壳体11的一个或多个内壁上。

归因于辐射元件20和可调谐表面30如此集成在电磁腔中，天线10能够将来自辐射元件的任何电磁辐射同时变换为定向辐射(聚焦在一个方向上)和所有空间方向上的可控倾斜(定向)的辐射。此外，此天线为紧凑的且非常高效。

此外，不同于归因于操作原理而在可调整元件之间强加固定距离的利用相位阵列或反射阵列天线的先前技术，可调谐表面的可调整元件31可以无论任何方式分布在腔12内。实际上，腔12内的多次反射确保扫掠壳体11的整个内表面，且因此到达所有可调整元件31。

参数使得有可能确定可调谐表面30的每个可调整元件31的状态，换句话说，每个可调整元件修改其阻抗以及在腔12中反射和/或发射电磁波We的方式。一组参数确定所有这些状态及因此天线的特性。

有可能找到优化天线的电磁波Wa的发射和/或接收(依据互易性)的一组参数，换句话说，所述参数使得有可能获得大振幅的主波瓣L1和低振幅的旁波瓣L2，如图2a和2b中表示，图2a和2b展示针对一组非优化参数(图2a)，接着针对一组经优化参数(图2b)的放射波束之间的改变。在优化模式中，旁波瓣L2具有小于主波瓣L1的振幅的一半的振幅。优选地，天线将被设计成获得小于主波瓣L1的振幅的1/4的旁波瓣L2振幅。理想地，可试图获得这些振幅的1/10的比率。

因此获得高效的定向天线(波束集中在一个方向上)，且确切地说从任何类型的辐射元件而非仅仅如文献US 2004/263408中呈现的喇叭获得。

图3a和3b展示分别具有图3a和3b的参数的天线10的振幅1处的正规化辐射波瓣图。这些波瓣图展示，改变参数使得有可能改进天线10的方向性，因为在第一组参数中，所述波瓣图具有几乎相同的振幅的两个波瓣(图3a)，而在第二组参数(经优化)中，波瓣图展示0°角位置处的大振幅的主波瓣(图3b)。此主波瓣确实具有比其它波瓣(旁波瓣)的振幅大4倍的振幅。

接下来，也有可能找到改变天线10的主波瓣L1的定向的一组参数。实际上，我们正在寻找针对每一定向或方向实现方向性优化的一组参数，如图4a和4b中所展示。图4a展示针对90°定向或方向优化的辐射波瓣图，且图4b展示针对60°定向或方向优化的辐射波瓣图。发明人已经发现，对于所创建的天线10，有可能获得针对多种多样的发射/接收角度优化的数组参数。举例来说，此角度范围为相对于垂直于开口的方向约+/-60°，这是两个垂直平面(即，水平平面和竖直平面)中的情况。

因此，以简单的方式，我们获得高效(极其敏感度)的可调整辐射定向的天线。

控制器40可根据天线10的电磁波Wa的期望方向确定可调谐表面30的参数。

基于上述解释，应了解，将有可能针对多个方向将数组参数的值存储在控制器的存储器中，例如根据水平平面的角度(方位角)和竖直平面的角度(仰角)的一组成对的角方向。举例来说，控制器将选择方向最接近于期望方向的一组参数。可选地，控制器将能够内插在相邻方向的若干组参数之间。

或者，可建立数组参数的模型，且控制器40将通过利用此模型的计算和期望方向来确定参数。

或者，控制器40将确定待由迭代优化方法使用的一组参数，所述优化是例如在提供到控制器的额外信息的辅助下实行的。此额外信息可来自源自通过直接或间接有线或无线链路连接到所述控制器40的一个或多个外部传感器的信号。可选地，此额外信息可来自另一系统，例如使用天线10的系统。此额外信息涉及由天线10在天线的近场和/或天线的远场中发射和/或接收的电磁波Wa。

确切地说，此额外信息可充当用于确定可调谐表面30的调整参数的反馈信息。

根据上文呈现的实施例的天线10可因此具有其组件的若干变型。这些变型可为独立的或以组合的形式实施。

根据关于天线10的开口13的第一变型，开口13包括对电磁波半反射(或半透明)的元件。因此，电磁波可在壳体11的进入或退出方向中部分通过这些半反射元件，这些电磁波的非发射部分接着朝向腔的内部反射以经历另一次或更多次反射。可选地，腔内的这些反射将电磁波带到可调谐表面30，因此每次控制其一部分。

可选地，半反射元件是由薄金属膜实现的。

可选地，半反射元件是由金属元件中的孔的网络或金属形状的网络实现的，孔或形状距相邻的孔或形状的距离小于电磁波的波长的一半。

可选地，半反射元件具有在开口13的内表面内变化的电磁传输特性(即，透射率)。换句话说，此电磁传输特性在开口13内不是恒定的，且开口13的一些部分相比于其它部分允许更多波通过。电磁传输特性包括例如经由半反射元件的传输振幅和/或传输相位，这取决于其材料和/或材料结构特性。

可选地，半反射元件包括一个或多个可调整开口元件，其经调适和控制以修改电磁波通过此可调整开口元件反射和/或发射的方式，从而使得有可能有效地调制开口13的透明度。控制器接着链接到可调整开口元件以基于开口参数控制可调整开口元件。这些可调整开口元件可与可调谐表面30的可调整元件类似或不同。所述开口参数不同于可调谐表面30的参数。

可选地，开口13由如图5a和5b中所展示的若干基本开口131...136组成。这些基本开口定位于壳体11的单个面上或壳体11的多个面上。这些基本开口可或可不具有相同形状，不论是在壳体11的一个面上还是在若干面上。

根据关于天线10的壳体11的第二变型，壳体11具有如图1中所示的平行六面体形状，或非平行六面体。举例来说，壳体11可具有圆柱形或球形形状或任何其它形状。

可选地，壳体11包括主面，其具有壳体的面的最大表面积。主面任选地包括开口13或开口13的一部分(至少一个基本开口)。

壳体11因此在垂直于主面的方向上的尺寸小于壳体11的其它尺寸。

可选地，厚度尺寸大于电磁波的波长的一半。

可选地，主面为半球形形状。此面可有利地包括开口13以较容易地围绕所述主面的法线在360°内提供水平平面中的均匀辐射波瓣图。壳体11因此具有例如如图6所示的圆顶形状，其具有用于发射/接收的半球形主面F1和在与主面相对的方向上的次面F2。次面F2为大体上平坦的且为圆形。

举例来说，辐射元件20放置在壳体11内部在主面F1的中心处(即，此半球形形状中)，且可调谐表面可放置在次面F2上与辐射元件20相对。可能由基本开口组成的开口13定位于主面F1上，在辐射元件20周围。

根据关于天线10的辐射元件20的第三变型，集成在天线10的壳体11中的辐射元件20本身为定向的，意味着其生成集中在一个方向上的电磁波束We。

可选地，辐射元件20相对于可调谐表面30定位于壳体11中，使得其辐射元件20的预定定向放射和/或接收主要直接朝向可调谐表面30的电磁波We。

可选地，辐射元件20为单极或偶极或波导或辐射波导或平面天线。实际上，辐射元件20和可调谐表面30集成在腔12中使得有可能使用任何类型的辐射元件。

可选地，辐射元件20可由多个有源元件组成。这些有源元件可以是专用的：其中的一个或多个是用于放射电磁波We的元件，且其中的一个或多个是用于接收电磁波的元件。

辐射元件20可针对特定波频率或若干频率或两个频率之间的带宽指定。

有利的是，辐射元件20的阻抗与腔12的阻抗匹配，意味着腔包含所有其元件，例如开口12和可调谐表面30和其它元件。确切地说，常常需要对于此阻抗匹配满足临界耦合条件。辐射元件20和腔12的质量因子类似或相同。

根据关于可调谐表面30的第四变型，此可调谐表面30覆盖壳体11的所有面或内表面。可选地，其仅覆盖壳体11的面或内表面的一部分。可选地，可调谐表面30在壳体11内部(在其内部体积内)且距其面或表面某一距离。

可选地，可调谐表面30由分布在壳体11内(无周期性)的可调整元件31组成。换句话说，它们不形成规则的矩阵。实际上，它们可出于任何给定目的近似随机分布或分布在所确定的位置处。允许较大自由度。此可能性在现有技术的相位阵列或反射阵列天线中不可能实现，现有技术的相位阵列或反射阵列天线需要周期性或将元件一起带到受限区域中来为其照明。

可选地，可调谐表面30可包括调谐到第一频率的第一可调整元件和调谐到第二频率的第二可调整元件。第一频率不同于第二频率。

特别是，这些第一和第二可调整元件可在腔内部空间上交互混合，而在现有技术天线中，归因于对用于这些天线的可调整元件之间的距离的操作约束，此可能性不可能实现。

确切地说，对于卫星应用，有可能具有适于两个频率的紧凑型天线，例如用于发射的20GHz的第一频率和用于接收的30GHz的第二频率。

可调谐表面20包括分布在壳体的腔内的两种类型的可调整元件。

可选地，可调谐表面30包括调谐到预定带宽内的多个不同频率的可调整元件，使得天线可在整个带宽内操作。

可选地，可调谐表面30可被控制以获得电磁波Wa的选定极化。确切地说，有可能以可调谐表面30获得水平极化、垂直极化，或水平和垂直极化的任何组合，且因此获得圆极化。

控制器40因此还可根据期望极化(不论是水平、竖直还是圆)确定参数。

根据第五变型，天线10可包括腔中的其它元件，例如一个或多个保护性屏蔽物14或者一个或多个弹回装置15或内壁，如图7所示。

遮蔽物14可有利地定位于腔12中在辐射元件和开口13之间，以限制电磁波从辐射元件20到壳体外部的直接辐射和/或朝向可调谐表面30反射波。

混响装置15也可定位于腔12中，以使腔12中电磁波的反射更复杂。

这些布置确保波We在天线10的腔12内部被反射一次或多次，这确保它们经由多个可调整元件31撞击可调谐表面30至少一次，且优选地若干次。

可选地，存在壳体11内部的且将腔12划分为多个隔室的内壁。可调谐表面30或所述可调谐表面的一部分(即，可调整元件31)可放置在这些内壁上。

天线10还可包括腔12中的能够接收电磁波的一个或多个内部传感器。这些内部传感器生成反馈信号，所述反馈信号是由内部传感器以特定预定周期接收的电磁波的测量值或值。

控制器40接着基于期望方向(如前所述)并且基于内部传感器的这些值确定可调谐表面30的参数。

这些内部传感器允许天线10持久地保持其方向性特性和电磁波的倾斜精确度。因此，天线10对于时间变化和外部干扰更稳健。

图8展示根据本发明的天线10的本发明的第二实施例。此天线包括与第一实施例的天线10相同的元件，且可彼此独立地或以组合方式具有相同变型。

此天线10具有球形壳体11和直径小于壳体的直径的球形可调谐表面20，所述可调谐表面20定位在壳体11内部和中心处。壳体11包括在壳体的几乎整个表面上的非常大的开口13。实际上，如已经解释，开口13在电磁的意义上定义，换句话说，其是壳体的对电磁波透明或半反射的部分使得这些波可进入和/或离开壳体11。此开口由具有此特性的材料组成已经足够。在当前情况下，开口13有利地为半反射的，使得电磁波在退出壳体11或到达辐射元件20之前在可调谐表面30和壳体11之间被反射若干次。

辐射元件20例如位于壳体11的内表面附近。有利的是，通过屏蔽物15保护此辐射元件20免受外部影响：壳体11在辐射元件后方为反射的。

利用这些布置，此实施例的天线10能够在360°内乃至在任何空间方向中发射和/或接收电磁波。

如所展示，天线10可包括两个或两个以上辐射元件20，这改进其角能力。

最后，在阅读此详细描述后，本领域的技术人员将理解，根据每个应用，可转向天线的关于形状、频率或方向性性能的许多变型是可能实现的。

通信发射和雷达检测中的许多应用是可能实现的。

举例来说，在无线电通信中，具有用于转向电磁波束的高能力的这些天线可成对使用。天线可能够自行调整其方向性以朝向彼此导引其波束，且极大地改进两个天线之间的传输的质量和带宽。

举例来说，根据本发明的天线技术可归因于其紧凑性和其多频能力而成为卫星天线应用中的热点。

Claims (26)

1.用于在期望方向上发射和/或接收电磁波的天线(10)，其包括：

-辐射元件(20)，其用于放射和/或接收所述电磁波，

-可调谐表面(30)，其包括多个元件，所述多个元件可调整以修改所述可调谐表面的阻抗且改变所述电磁波被所述可调谐表面反射的方式，以及

-控制器(40)，其连接到所述可调谐表面且基于参数控制可调整元件，所述参数是基于所述电磁波的所述期望方向而确定的，

所述天线的特征在于，所述辐射元件(20)和所述可调谐表面(30)集成在形成腔(12)的壳体(11)内部，

所述壳体(11)形成腔(12)，所述腔适于使所述电磁波在所述壳体内部反射若干次以撞击所述可调谐表面(30)的可调整元件若干次，

所述壳体(11)包括开口(13)，用于通过所述开口将所述电磁波发射到所述壳体外部或从所述壳体外部接收电磁波，以及将所述电磁波发射到远场或从远场接收电磁波，并且

其中，所述可调谐表面(30)定位在所述壳体(11)的一个或多个内壁上并且与所述开口(13)分离，使所述电磁波在所述壳体内部反射若干次以撞击所述可调谐表面(30)的可调整元件若干次。

2.根据权利要求1所述的天线，其进一步包括屏蔽物(15)，所述屏蔽物定位于所述腔(12)中在所述辐射元件和所述开口之间，以限制所述电磁波从所述辐射元件到所述壳体外部的直接辐射和/或朝向所述可调谐表面反射波。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述开口(13)由若干基本开口组成，这些基本开口在所述壳体的一个面上或所述壳体的多个面上。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述开口(13)至少部分由一个或多个半反射元件组成。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，半反射元件是由薄金属膜实现的。

6.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，半反射元件是由金属元件中的孔的网络或金属形状的网络实现的，孔或形状距相邻的孔或形状的距离小于所述电磁波的波长的一半。

7.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，半反射元件具有在所述开口的表面内变化的电磁传输特性。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述电磁传输特性包括传输振幅和/或传输相位。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，半反射元件包括一个或多个可调整开口元件以改变所述电磁波通过所述开口反射和/或发射的方式，所述控制器链接到可调整开口元件以基于开口参数控制可调整开口元件。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射元件(20)定位于所述壳体中以通过所述壳体内所述元件的定向来放射和/或接收主要直接朝向所述可调谐表面(30)的电磁波。

11.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射元件(20)的阻抗与所述腔的阻抗匹配，以满足临界耦合条件。

12.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述辐射元件(20)选自包括单极、偶极、波导、辐射波导和平面天线的列表。

13.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述可调谐表面(30)覆盖所述壳体(11)的所有内面或所述壳体的一部分内面或所述壳体的一个或多个内面。

14.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述可调谐表面(30)由在无周期性的情况下分布在所述壳体内的可调整元件组成。

15.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述可调谐表面(30)包括调谐到第一频率的第一可调整元件和调谐到第二频率的第二可调整元件，所述第一频率不同于所述第二频率。

16.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，第一和第二可调整元件分布成在空间上交互混合。

17.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述可调谐表面(30)包括调谐到预定带宽内的多个不同频率的可调整元件。

18.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述壳体(11)包括主面，并且其中，所述壳体在垂直于所述主面的方向上的厚度尺寸小于所述壳体的其它尺寸，且所述厚度尺寸大于所述电磁波的波长的一半。

19.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述壳体(11)包括主面，并且其中，所述主面为半球形形状。

20.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述控制器(40)还根据期望极化确定所述参数。

21.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述控制器(40)基于先前存储在存储器中的参数值，或通过计算模型，或通过使用额外信息的迭代过程来确定所述参数。

22.根据权利要求21所述的天线，其特征在于，所述额外信息是从来自外部传感器的信号中获得的，所述外部传感器位于所述壳体外部且能够接收所述电磁波。

23.根据权利要求1所述的天线，其进一步包括能够接收所述电磁波的一个或多个内部传感器，所述内部传感器集成在所述壳体内部，且所述控制器基于所述电磁波的期望方向和由所述内部传感器以特定预定周期接收的所述电磁波的值来确定所述参数。

24.根据权利要求1所述的天线，其包括集成在所述壳体内部的多个辐射元件。

25.无线电通信系统，其能够传送音频、视频、消息或数据的通信，所述无线电通信系统包括根据权利要求1所述的天线。

26.雷达检测系统，其适于定位空间内的对象，所述雷达检测系统包括根据权利要求1所述的天线。