高增益天线可广泛应用于在航天航空、移动通信的天线（如动中通）、应急通信和单兵作战系统等，印刷平板反射阵天线具有机械调整的优势，即可进行简单可靠地折叠和展开，由于是平面结构容易保证展开天线口面的高精度。平板反射面可以快速高精度的折叠与展开，非常适合应急通讯。它也可嵌入已存在的平面结构中无需增加系统额外的重量和体积，具有成百上千单元的反射结构可以通过低成本的刻蚀技术实现。反射阵天线还可与卫星或空间站太阳能电池板的结合，在保证太阳能电池正常运作的前提下，减小了天线占用面积，实现特定的功能。因此，印刷平板反射阵天线在很多领域特别是应急通讯、空间、卫星通讯和动中通等领域有着广阔的应用前景。

平板径向线缝隙天线是一种非谐振多模波导缝隙阵列，它兼具了波导缝隙天线的高效率和微带天线低剖面的优点。

高增益天线可广泛应用于在航天航空、移动通信的天线（如动中通）、应急通信和单兵作战系统等，印刷平板反射阵天线具有机械调整的优势，即可进行简单可靠地折叠和展开，由于是平面结构容易保证展开天线口面的高精度。

可穿戴天线在数据无线传输中发挥着重要作用，但可穿戴天线的设计与常规天线有很大的不同。首先是人体对于天线辐射有非常大的散射作用。天线在人体附近会出现增益降低，匹配变差，方向图恶化等现象。其次，柔性可穿戴天线需要在各种物理形变，温度、湿度变化的情况下保持性能的稳定性。另外，人体在长期电磁辐射环境下的安全风险也要在天线设计的同时予以考虑。所有这些问题都给可穿戴天线的设计带来了巨大的挑战。而近年来，电磁超材料的研究取得了长足的进展。作为一种人工合成的材料，超材料可以拥有多种自然界中很少存在、甚至不存在的特性。这些特性给予了天线设计一个新的思路，使设计者在材料选择中有更大的自由度。基于超材料的多种新型天线已经展示出了新颖、优异的性能，如双频、多频工作，尺寸的超小型化，以及各种可重构能力。虽然这些性能对于可穿戴领域有很强的吸引力，但现阶段对于超材料的研究还是主要集中在传统天线领域，在可穿戴领域，基于超材料的天线设计并不多见。 基于以上背景，该项目研究一方面，可穿戴领域迫切得需求天线设计的创新理论，另一方面，基于超材料的天线显示出了多种优异的性能。因而，研究思路是将这两个当前最有活力的研究领域结合起来，将电磁超材料的理论引入可穿戴天线设计领域，大幅度的提高可穿戴天线的性能，丰富其功能。

方向图可重构天线可以根据环境的变化，调整天线的辐射波束，实现最佳的辐射效率，从而使一副天线用作多付，降低制造成本。大多数的方向图可重构天线是单极化天线，我们除了研究单极化天线之外，还研究设计了性能优良的双极化方向图可重构天线以及极化可变的方向图可重构天线。这些天线可以应用于基站和移动端。 将方向图可重构天线组成阵列，可以提高增益，就能够应用于无线通信的基站或者雷达领域，实现动态的大范围波束扫描。 若将天线阵列应用于基站，可提高基站天线的性能，且实现基站波束的实时动态扫描，可以实现动态波束赋形，从而能根据环境变化，增强所需方向的信号强度，降低干扰方向的信号强度。降低环境中的电磁干扰，提高信号的有效性，有利于提高通信质量，还能够节省能源。 目前我们已经与某公司进行合作开发，研制了高性能的方向图可重构天线，能够满足应用需要。因此，部分研究成果已交付给用户。此外，部分研究成果已申请专利，还有部分成果已经获得专利授权。 超宽带MIMO天线，主要是应用于无线通信，用于提高信道容量。移动端的空间有限，安装多个天线时，天线之间有较强的互耦，这会大大降低天线的性能。采用具有较高隔离度的超宽带MIMO天线，可以实现不同天线之间的低相关性，从而提高通信容量。目前我们已经设计了多种具有较好隔离特性，且频带很宽的超宽带MIMO天线。部分结构已申请专利。

方向图可重构天线可以根据环境的变化，调整天线的辐射波束，实现最佳的辐射效率，从而使一副天线用作多付，降低制造成本。大多数的方向图可重构天线是单极化天线，我们除了研究单极化天线之外，还研究设计了性能优良的双极化方向图可重构天线以及极化可变的方向图可重构天线。这些天线可以应用于基站和移动端。将方向图可重构天线组成阵列，可以提高增益，就能够应用于无线通信的基站或者雷达领域，实现动态的大范围波束扫描。若将天线阵列应用于基站，可提高基站天线的性能，且实现基站波束的实时动态扫描，可以实现动态波束赋形，从而能根据环境变化，增强所需方向的信号强度，降低干扰方向的信号强度。降低环境中的电磁干扰，提高信号的有效性，有利于提高通信质量，还能够节省能源。

针对射频天线挤出外罩类材料因户外使用易产生紫外光降解和介电损耗大的难题，以成本低廉的聚氯乙烯树脂为基体材料，通过复配耐热改性树脂、增韧剂、加工助剂、紫外光屏蔽剂等功能助剂，开发具有自主知识产权环境友好型射频天线基站用耐高温、耐候性改性聚氯乙烯天线罩。

随着现代无线通信技术的快速发展，许多应用场合要求天线的辐射方向图具有低副瓣的特性，为了能够更好的满足系统设计要求，往往需要把若干个天线按照某种方式排列构成阵列天线。排列方式可分别均匀和不均匀排列，其中等距阵列天线可以精确地控制各个阵元的激励，以产生低副瓣的辐射方向图，但是往往需要复杂的馈电网络，不仅提高了系统的辐射损耗，而且增加了天线系统的设计和制造难度。相比之下，不等距阵列天线具有独特的优势，如减少系统所需的阵元数量、避免辐射方向图出现栅瓣、实现低副瓣的辐射方向图和具有简单的馈电网络等等。然而，涉及阵元分布位置的辐射方向图综合问题是非线性的，使得不等距阵列天线的方向图综合比均匀阵列天线困难和复杂。团队围绕大型阵列天线设计、方向图优化特别是在布阵方面的应用已进行了系列化的研究领域，近年来完成了多个省级科技项目，重点研究涵盖了不等距阵列天线、泰勒-指数等多种复合函数模型和模组化激励幅度及其对阵列特性和方向图的多控优化技术等。发表相关的IEEE、EI检索论文10多篇，在新型阵列天线的结构设计、方向图优化等方面取得了系列成果。 从投资的角度，阵列天线批量研制工艺要求虽相对较复杂，但采用常规具有一定精度的机械加工设备或者高稳定度的PCB制版设备，就可以完成具有一定集成度的阵列结构，设备寿命较长，在高科技设计技术的保障下操作调控也很方便。扣除产品的后期包装和推广成本，利润极高，需求量大，保守估计各种类别的阵列天线年产值都会在数千万以上，属于低投入高回报的产业，核心点在于材料结构及天线设计。 项目投资额视合作关系而定，一般前期投入每个特需专项前期150~200万人民币，后期追加及提成  (不包括厂房等投入)。

传统的光学天线通常要求光学天线中的透镜系统具有大口径，大口径的光学透镜制造难度高，配合较高的相对安装精度，引起成本的大幅增加，且大尺寸的光学透镜一般比较笨重，更给装调对准等安装工作带来了难度，也带来一系列的技术难题，大大影响了光学天线的效果，限制了空间光通信技术的发展。 本发明旨在克服现有技术中的问题，提供一种制作简单、可以集成到其他系统中、兼具探测功能的全息天线。本发明的全息天线利用基于同一基底的一系列光栅实现光收集/发送、分光/合光，以及光电转换的功能，不依赖透镜系统，可以同时满足超薄尺寸和大孔径的要求，且不带来制作难度和成本的增加,也利于安装定位。

（一）项目背景 本项目源自无线通信系统中多波束天线设计实际技术需求。多波束系统具有高角度选择性，可以实现频率复用，即同一个频段在不同空间内得到重复利用，能够大幅度提高信道容量。传统相控阵天线系统中的移相器、衰减器成本高昂，能效较低，难以民用。常用替代方案有无源矩阵网络阵列天线和抛物面天线系统。但阵列天线的馈电网络随着天线数量的增加会更加复杂，并带来严重的损耗问题；而抛物面天线系统虽然性能优良，但其体积相对较大、笨重，不利于集成。因此，提高多波束天线系统的效率、简化结构、降低成本是迫切需要解决的关键科技问题。 （二）项目简介 本项目提供一种用于无线通信系统中的多波束低造价超表面天线。当每个波束独立工作时，通过切换波束实质上实现了波束扫描。雷达、卫星通信、新一代移动通信都需要波束扫描或多波束天线提高通信容量和覆盖灵活性。超表面具有调控电磁波的极化、传播和空间分布的能力，将电磁超表面与天线设计相结合，有效避免了复杂网络设计、成本较低、设计灵活。研究基于电磁超表面的高效率、低成本的多波束天线是解决上述问题的一个重要设计方向。 （三）关键技术 该项目利用超表面的灵活相位调控，实现多个波束的产生，涉及到的关键技术包括多波束天线以及涡旋波生成技术。 1.多波束技术。多波束天线具有高增益、低副瓣以及可在较宽范围内波束扫描等优点，广泛应用于雷达系统、卫星通信以及 5G 通信等技术领域，在满足辐射性能要求的同时还要考虑成本、可靠性、体积等因素。其中，多波束抛物面天线、多波束相控阵天线、多波束透镜天线等应用最为广泛。抛物面天线增益高、结构简单，但往往体积笨重、波束一致性差、覆盖范围窄，波束扫描速度较慢；相控阵天线采用电子扫描的工作方式，具有较高的扫描精度和较快的扫描速度，然而大规模的有源相控阵制造成本高，难以大量应用；多波束透镜天线具有频带宽、波束覆盖范围广、结构简单、成本低等优点，基于电磁超表面的透射阵易于加工、剖面低，具有较为广泛的应用。利用电磁超表面可以实现对电磁波波前相位的灵活调控，高增益多波束透射阵天线由 90°极化旋转超表面单元组成，该超表面单元可以同时完成极化旋转和相位补偿。将 5 个线极化平面馈源以空间馈电形式安装，5 个平面馈源分别独立馈电可以形成 5 个不同指向的波束，从而完成波束扫描。该天线剖面较低，采用空馈技术使得馈电网络简单，整个天线质量轻，便于安装，是无线通信系统中天线端可取的方案。 2.涡旋波生成技术。在微波射频波段产生涡旋电磁波，常用方法通常为螺旋相位板、反射面和环形阵列天线，螺旋相位板成本高、体积大，产生涡旋波效率低，不利于远距离传输；反射面容易设计、效率高，但加工较为困难且体积较大，限制了应用范围；环形阵列天线可以调节阵元间相位差以产生精确的涡旋电磁波，是较为方便有效的方法之一，加工容易，成本较低，但馈电网络设计较为复杂，不利于大规模推广。 基于人工电磁表面的天线技术近年来发展迅速，超表面是由亚波长单元在特定平面或曲面通过周期排列构成，其厚度小于工作波长。超表面与传统材料相比，其功能上的优势体现为可以对照射到其表面的电磁波传播特性和反射特性进行灵活调控，即对透射波和反射波的幅度分布、相位分布、极化状态的灵活控制，使波束在电磁表面上形成 exp(-jlφ)的相位分布，就可产生 OAM 涡旋电磁波束。由于每个电磁表面单元的相位都具有独立调整的能力，因此设计自由度大，能产生模态纯净的 OAM 涡旋电磁波束，同时超表面天线的剖面通常很低，占用空间小，平面印刷结构也大幅降低结构设计的复杂性，同时由于不需要馈电网络，也不存在馈电损耗，容易实现较高的口径利用效率。