(12)發(fā)明專利(10)授權(quán)公告號(hào)CN114868309B(65)同一申請(qǐng)的已公布的文獻(xiàn)號(hào)(30)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)(73)專利權(quán)人華為技術(shù)有限公司地址518129廣東省深圳市龍崗區(qū)坂田華為總部辦公樓(85)PCT國際申請(qǐng)進(jìn)入國家階段日PCT/CN2020/1346692020(87)PCT國際申請(qǐng)的公布數(shù)據(jù)WO2021/121087EN2US2012274525A1,2012.11.01US6225939B1,2001審查員袁典(54)發(fā)明名稱具有用于提高角覆蓋的超結(jié)構(gòu)的相控陣天線所公開的結(jié)構(gòu)和方法涉及用于在不同方向上發(fā)送和從不同方向接收無線信號(hào)的天線系統(tǒng)。用于傳輸電磁(electromagnetic,EM)波的天線包括相控陣和超結(jié)構(gòu)。所述相控陣具有用于輻射所述EM波的輻射元件。所述超結(jié)構(gòu)位于離所述相控陣一定的相控陣距離處，以第一角度接收所述EM波，并以第二角度透射所述EM波，所述第二角度大于所述第一角度。所述超結(jié)構(gòu)包括彼此平行布置的三個(gè)阻抗層，每個(gè)阻抗層包括多個(gè)金屬化元件。每個(gè)金屬化元件具有第一偶極子和一對(duì)第2相控陣，所述相控陣具有用于輻射所述EM波的輻射元件；超結(jié)構(gòu)，所述超結(jié)構(gòu)用于擴(kuò)展傳統(tǒng)相控陣的掃描范圍，所述超結(jié)構(gòu)位于離所述相控陣二角度大于所述第一角度，所述超結(jié)構(gòu)包括：三個(gè)阻抗層，所述三個(gè)阻抗層彼此平行布置，每個(gè)阻抗層包括多個(gè)金屬化元件，每個(gè)金屬化元件具有第一偶極子和一對(duì)第一電容臂，所述一對(duì)第一電容臂定位在所述第一偶極子的每一端上并且垂直于所述第一偶極子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述多個(gè)金屬化元件用于提供耦合的電偶極子響應(yīng)和磁偶極子響應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線，其特征在于，所述相控陣用于在第一掃描范圍內(nèi)輻射所述EM波，所述超結(jié)構(gòu)用于在第二掃描范圍內(nèi)透射所述EM波，所述第二掃描范圍大于所述第一掃描范圍。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線，其特征在于，所述三個(gè)阻抗層包括一對(duì)側(cè)阻抗層和位于所述側(cè)阻抗層之間的中間阻抗層，位于所述中間阻抗層中的第一偶極子相對(duì)于位于所述側(cè)阻抗層中的第一偶極子移位。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于，所述三個(gè)阻抗層包括一對(duì)側(cè)阻抗層和位于所述側(cè)阻抗層之間的中間阻抗層，位于所述中間阻抗層中的第一偶極子相對(duì)于位于所述側(cè)阻抗層中的第一偶極子移位。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于，位于所述中間阻抗層中的所述第一偶極子相對(duì)于位于所述側(cè)阻抗層中的所述第一偶極子移位位于所述側(cè)阻抗層中的所述第一偶極子的長度的一半。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于，位于所述中間阻抗層中的所述第一偶極子相對(duì)于位于所述側(cè)阻抗層中的所述第一偶極子移位位于所述側(cè)阻抗層中的所述第一偶極子的長度的一半。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線，其特征在于，所述三個(gè)阻抗層包括一對(duì)側(cè)阻抗層和位于所述側(cè)阻抗層之間的一個(gè)中間阻抗層，所述超結(jié)構(gòu)包括具有所述三個(gè)阻抗層的部分的至少一個(gè)單位單元，所述至少一個(gè)單位單元包括所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)側(cè)阻抗層中的一個(gè)金屬化元件和所述中間阻抗層中的中間層金屬化元件的至少部分。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于，所述三個(gè)阻抗層包括一對(duì)側(cè)阻抗層和位于所述側(cè)阻抗層之間的一個(gè)中間阻抗層，所述超結(jié)構(gòu)包括具有所述三個(gè)阻抗層的部分的至少一個(gè)單位單元，所述至少一個(gè)單位單元包括所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)側(cè)阻抗層中的一個(gè)金屬化元件和所述中間阻抗層中的中間層金屬化元件的至少部分。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于，所述超結(jié)構(gòu)包括具有所述三個(gè)阻抗層的部分的至少一個(gè)單位單元，所述至少一個(gè)單位單元包括所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)側(cè)阻抗層中的一個(gè)金屬化元件和所述中間阻抗層中的中間層金屬化元件的至少部分。311.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于，所述超結(jié)構(gòu)包括具有所述三個(gè)阻抗層的部分的至少一個(gè)單位單元，所述至少一個(gè)單位單元包括所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)側(cè)阻抗層中的一個(gè)金屬化元件和所述中間阻抗層中的中間層金屬化元件的至少部分。12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線，其特征在于，所述超結(jié)構(gòu)包括具有所述三個(gè)阻抗層的部分的至少一個(gè)單位單元，所述至少一個(gè)單位單元包括所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)側(cè)阻抗層中的一個(gè)金屬化元件和所述中間阻抗層中的中間層金屬化元件的至少部分。13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于，所述超結(jié)構(gòu)包括具有所述三個(gè)阻抗層的部分的至少一個(gè)單位單元，所述至少一個(gè)單位單元包括所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)側(cè)阻抗層中的一個(gè)金屬化元件和所述中間阻抗層中的中間層金屬化元件的至少部分。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線，其特征在于，在至少一個(gè)單位單元中，位于所述中間阻抗層中的所述中間層金屬化元件中的至少一個(gè)中間層金屬化元件具有與位于所述側(cè)阻抗層中的所述金屬化元件的尺寸不同的尺寸。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于，在至少一個(gè)單位單元中，位于所述中間阻抗層中的所述中間層金屬化元件中的至少一個(gè)中間層金屬化元件具有與位于所述側(cè)阻抗層中的所述金屬化元件的尺寸不同的尺寸。16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線，其特征在于，在至少一個(gè)單位單元中，位于所述中間阻抗層中的所述中間層金屬化元件中的至少一個(gè)中間層金屬化元件具有與位于所述側(cè)阻抗層中的所述金屬化元件的尺寸不同的尺寸。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的天線，其特征在于，在至少一個(gè)單位單元中，位于所述中間阻抗層中的所述中間層金屬化元件中的至少一個(gè)中間層金屬化元件具有與位于所述側(cè)阻抗層中的所述金屬化元件的尺寸不同的尺寸。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線，其特征在于，在至少一個(gè)單位單元中，位于所述中間阻抗層中的所述中間層金屬化元件中的至少一個(gè)中間層金屬化元件具有與位于所述側(cè)阻抗層中的所述金屬化元件的尺寸不同的尺寸。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其特征在于，在至少一個(gè)單位單元中，位于所述中間阻抗層中的所述中間層金屬化元件中的至少一個(gè)中間層金屬化元件具有與位于所述側(cè)阻抗層中的所述金屬化元件的尺寸不同的尺寸。20.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線，其特征在于，位于所述至少一個(gè)單位單元的所述側(cè)阻抗層中的金屬化元件具有不同的尺寸。21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于，位于所述至少一個(gè)單位單元的所述側(cè)阻抗層中的金屬化元件具有不同的尺寸。22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線，其特征在于，位于所述至少一個(gè)單位單元的所述側(cè)阻抗層中的金屬化元件具有不同的尺寸。23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的天線，其特征在于，位于所述至少一個(gè)單位單元的所述側(cè)阻抗層中的金屬化元件具有不同的尺寸。24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線，其特征在于，位于所述至少一個(gè)單位單元的所述側(cè)阻4第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述所述第二偶極子。33.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于，所述三個(gè)阻抗層包括一對(duì)側(cè)阻抗層和位第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述35.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述536.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。37.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。38.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。39.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。40.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。41.根據(jù)權(quán)利要求11所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。42.根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極6一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。43.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。44.根據(jù)權(quán)利要求14所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。45.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。46.根據(jù)權(quán)利要求16所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。47.根據(jù)權(quán)利要求17所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。48.根據(jù)權(quán)利要求18所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。749.根據(jù)權(quán)利要求19所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。50.根據(jù)權(quán)利要求20所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。51.根據(jù)權(quán)利要求21所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。52.根據(jù)權(quán)利要求22所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。53.根據(jù)權(quán)利要求23所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。54.根據(jù)權(quán)利要求24所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。55.根據(jù)權(quán)利要求25所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極8一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。56.根據(jù)權(quán)利要求26所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。57.根據(jù)權(quán)利要求27所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。58.根據(jù)權(quán)利要求28所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。59.根據(jù)權(quán)利要求29所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。60.根據(jù)權(quán)利要求30所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。61.根據(jù)權(quán)利要求31所述的天線，其特征在于，位于所述側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還包括：第二偶極子，所述第二偶極子定位成垂直于所述第一偶極子并且穿過所述第一偶極一對(duì)第二電容臂，所述一對(duì)第二電容臂定位在所述第二偶極子的每一端上并且垂直于所述第二偶極子。962.根據(jù)權(quán)利要求20所述的天線，其特征在于，所述中間阻抗層還包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中間阻抗層中的相鄰金屬化元件的所述第一電容臂之間。63.根據(jù)權(quán)利要求50所述的天線，其特征在于，所述中間阻抗層還包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中間阻抗層中的相鄰金屬化元件的所述第一電容臂之間。64.根據(jù)權(quán)利要求60所述的天線，其特征在于，所述中間阻抗層還包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中間阻抗層中的相鄰金屬化元件的所述第一電容臂之間。65.根據(jù)權(quán)利要求61所述的天線，其特征在于，所述中間阻抗層還包括中心元件，所述中心元件定位在位于所述中間阻抗層中的相鄰金屬化元件的所述第一電容臂之間。66.根據(jù)權(quán)利要求20所述的天線，其特征在于，位于所述中間阻抗層中的所述金屬化元件還包括：定位成垂直于位于所述中間阻抗層中的所述第一偶極子的第三偶極子，和定位在所述第三偶極子的每一端上并且垂直于所述第三偶極子的一對(duì)第三電容臂。67.根據(jù)權(quán)利要求50所述的天線，其特征在于，位于所述中間阻抗層中的所述金屬化元件還包括：定位成垂直于位于所述中間阻抗層中的所述第一偶極子的第三偶極子，和定位在所述第三偶極子的每一端上并且垂直于所述第三偶極子的一對(duì)第三電容臂。68.根據(jù)權(quán)利要求62所述的天線，其特征在于，位于所述中間阻抗層中的所述金屬化元件還包括：定位成垂直于位于所述中間阻抗層中的所述第一偶極子的第三偶極子，和定位在所述第三偶極子的每一端上并且垂直于所述第三偶極子的一對(duì)第三電容臂。69.根據(jù)權(quán)利要求63所述的天線，其特征在于，位于所述中間阻抗層中的所述金屬化元件還包括：定位成垂直于位于所述中間阻抗層中的所述第一偶極子的第三偶極子，和定位在所述第三偶極子的每一端上并且垂直于所述第三偶極子的一對(duì)第三電容臂。70.一種用于制造用于傳輸電磁EM波的天線的方法，其特征在于，所述方法包括：確定相控陣距離；確定超結(jié)構(gòu)的單位單元的超結(jié)構(gòu)參數(shù)，所述超結(jié)構(gòu)用于擴(kuò)展傳統(tǒng)相控陣的掃描范圍；基于所述超結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定所述超結(jié)構(gòu)的所述單位單元的金屬化元件的幾何參數(shù)；將所述超結(jié)構(gòu)放置在離所述相控陣一定距離處，所述超結(jié)構(gòu)具有三個(gè)阻抗層，所述阻抗層包括具有所述幾何參數(shù)的所述金屬化元件，所述三個(gè)阻抗層彼此平行布置，每個(gè)阻抗層包括多個(gè)金屬化元件，每個(gè)金屬化元件具有第一偶極子和一對(duì)第一電容臂，所述一對(duì)第一電容臂定位在所述第一偶極子的每一端上并且垂直于所述第一偶極子。71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于，所述確定所述相控陣一定距離是基于所述相控陣的輻射元件的數(shù)量和所述天線的期望方向性衰減。72.根據(jù)權(quán)利要求70或71所述的方法，其特征在于，所述超結(jié)構(gòu)的單位單元的所述超結(jié)構(gòu)參數(shù)基于所述相控陣的操作頻率確定。73.根據(jù)權(quán)利要求70或71所述的方法，其特征在于，所述超結(jié)構(gòu)的單位單元的所述超結(jié)構(gòu)參數(shù)基于所述天線的掃描范圍與所述相控陣的掃描范圍的期望比率確定。74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，所述超結(jié)構(gòu)的單位單元的所述超結(jié)構(gòu)參數(shù)基于所述天線的掃描范圍與所述相控陣的掃描范圍的期望比率確定。具有用于提高角覆蓋的超結(jié)構(gòu)的相控陣天線技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明大體上涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及天線。背景技術(shù)[0002]為了支持寬帶寬和高吞吐量數(shù)據(jù)速率，5G電信系統(tǒng)使用頻率高于30千兆赫(gigahertz,GHz)的毫米波頻譜。在這種頻率下，視距傳播占優(yōu)勢，這要求開發(fā)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路。[0003]為了改善無線信號(hào)在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路中的傳播，可以將可掃描相控陣用于基站(basestation,BS)和用戶設(shè)備(userequipment,UE)。具有可掃描相控陣的收發(fā)器可以具有許多元件，例如具有16×16元件的可掃描相控陣，并且能夠提供維持與移動(dòng)UE的魯棒數(shù)據(jù)鏈路所需的寬波束掃描功能、高增益和窄波束寬度。但是，具有如此多元件的可掃描相控陣不僅成本高昂，而且已知會(huì)增加功耗。[0004]使用相對(duì)較厚的介電透鏡可以擴(kuò)展相控陣的掃描范圍，該介電透鏡的形狀可以為得的掃描范圍的增強(qiáng)伴隨著方向性的衰減，其中一些衰減歸因于介質(zhì)/空氣界面的反射。發(fā)明內(nèi)容[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于傳輸電磁(electromagnetic,EM)波的天線。該天線包括靠近傳統(tǒng)相控陣放置的超表面透鏡結(jié)構(gòu)。[0006]如本文所描述的超表面透鏡結(jié)構(gòu)用于擴(kuò)展傳統(tǒng)相控陣的掃描范圍。例如，如果傳統(tǒng)的相控陣具有低成本、簡化的硬件(例如通過子陣),使得它用于在第一掃描范圍(例如-15度至15度)內(nèi)輻射，則如本文所描述的超表面透鏡結(jié)構(gòu)用于將天線的掃描范圍增加到大于第一掃描范圍的第二掃描范圍(例如-30度至30度),同時(shí)引起最小的增益下降。[0007]根據(jù)這一目的，本發(fā)明的方面提供了一種用于傳輸電磁(electromagnetic,EM)波的天線。該天線包括：具有用于輻射EM波的輻射元件的相控陣度。該超結(jié)構(gòu)包括三個(gè)阻抗層，三個(gè)阻抗層彼此平行布置，每個(gè)阻抗層包括多個(gè)金屬化元件，每個(gè)金屬化元件具有第一偶極子和一對(duì)第一電容臂，該對(duì)第一電容臂定位在第一偶極子的每一端上并且大致垂直于第一偶極子。[0008]在一些實(shí)施例中，多個(gè)金屬化元件用于提供耦合的電偶極子響應(yīng)和磁偶極子響[0009]在上述任一實(shí)施例中，相控陣用于在第一掃描范圍內(nèi)輻射EM波，超結(jié)構(gòu)用于在第二掃描范圍內(nèi)透射EM波，第二掃描范圍大于第一掃描范圍。[0010]在上述任一實(shí)施例中，三個(gè)阻抗層可以包括一對(duì)側(cè)阻抗層和位于側(cè)阻抗層之間的一個(gè)中間阻抗層。位于中間阻抗層中的第一偶極子可以相對(duì)于位于側(cè)阻抗層中的第一偶極子移位。位于中間層中的第一偶極子可以相對(duì)于位于側(cè)阻抗層中的第一偶極子移位大約位11于側(cè)阻抗層中的第一偶極子的長度的一半。[0011]在上述任一實(shí)施例中，超結(jié)構(gòu)可以包括具有三個(gè)阻抗層的部分的至少一個(gè)單位單元(unitcell),并且至少一個(gè)單位單元可以包括每個(gè)側(cè)阻抗層中的一個(gè)金屬化元件和中間阻抗層中的中間層金屬化元件的至少部分。在至少一個(gè)單位單元中，位于所述中間阻抗層中的所述中間層金屬化元件中的至少一個(gè)中間層金屬化元件可以具有與位于所述側(cè)阻抗層中的所述金屬化元件的尺寸不同的尺寸。位于所述至少一個(gè)單位單元的所述側(cè)阻抗層中的金屬化元件可以具有不同的尺寸。[0012]在上述任一實(shí)施例中，位于側(cè)阻抗層中的每個(gè)金屬化元件還可以包括：定位成大致垂直于第一偶極子并且穿過第一偶極子的第二偶極子，和定位在第二偶極子的每一端上并且大致垂直于第二偶極子的一對(duì)第二電容臂。中間阻抗層還可以包括中心元件，中心元件定位在位于所述中間阻抗層中的相鄰金屬化元件的所述第一電容臂之間。位于所述中間阻抗層中的所述金屬化元件還可以包括：大致定位成垂直于位于所述中間阻抗層中的所述第一偶極子的第三偶極子，和定位在所述第三偶極子的每一端上并且大致垂直于所述第三偶極子的一對(duì)第三電容臂。[0013]根據(jù)本發(fā)明的附加方面，提供了一種用于制造用于傳輸EM波的天線的方法。該方法包括確定相控陣距離；確定超結(jié)構(gòu)的單位單元的超結(jié)構(gòu)參數(shù)；根據(jù)超結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定超結(jié)構(gòu)的單位單元的金屬化元件的幾何參數(shù)；將超結(jié)構(gòu)放置在與相控陣的相控陣距離處，該超結(jié)構(gòu)具有三個(gè)阻抗層，三個(gè)阻抗層包括具有幾何參數(shù)的金屬化元件。[0014]在一些實(shí)施例中，相控陣距離可以基于相控陣的輻射元件的數(shù)量和天線的期望方向性衰減來確定。超結(jié)構(gòu)的單位單元的超結(jié)構(gòu)參數(shù)可以基于相控陣的操作頻率確定。超結(jié)構(gòu)的單位單元的超結(jié)構(gòu)參數(shù)可以基于天線的掃描范圍與相控陣的掃描范圍的期望比率確[0015]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式各自具有上述目的和/或方面中的至少一個(gè)，但不一定具有全部。應(yīng)理解，由于嘗試實(shí)現(xiàn)上述目的而產(chǎn)生的本發(fā)明的一些方面可能不滿足本目的和/或可能滿足本文未具體說明的其它目的。[0016]本發(fā)明的實(shí)施方式的附加和/或替代特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從以下描述、附圖和所附權(quán)利要求中變得明顯。附圖說明[0017]結(jié)合附圖，通過以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的天線的側(cè)視圖。[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的超結(jié)構(gòu)的透視圖。[0020]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的具有三個(gè)單位單元的超結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖。[0021]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的具有替代單位單元的超結(jié)構(gòu)的另一部分的透視圖。[0022]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的作為沿超結(jié)構(gòu)的x坐標(biāo)的函數(shù)的相位。[0023]圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的當(dāng)從圖3的具有單位單元的超結(jié)構(gòu)折射[0025]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例模擬的具有圖3的單位單元的超結(jié)構(gòu)的EM波的各種入射第一角度的折射方向性圖案。[0026]圖8示出了作為圖7所示模擬中的入射第一角度的函數(shù)的折射第二角度。[0027]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的用于制造天線的方法的流程圖。[0028]應(yīng)理解，在所有附圖和對(duì)應(yīng)的描述中，相同的特征通過相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。此外，還應(yīng)理解，附圖和隨后的描述僅用于說明目的，并且此類公開內(nèi)容并不限制權(quán)利要求的范圍。具體實(shí)施方式[0029]本發(fā)明旨在解決天線的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)方式的至少一些缺陷。[0030]本文描述的技術(shù)可以在包括基站(basestation,BS)、用戶設(shè)備(userequipment,UE)等各種不同的電子設(shè)備(electronicdevice,ED)中體現(xiàn)。[0031]在天線內(nèi)部傳播并由天線輻射的電磁(electromagnetic,EM)波可以在射頻在微波范圍內(nèi)。例如，RF波的頻率可以在大約1GHz與大約30GHz之間。解，無論是否具體提及，本文提供的給定值總是包括這種變化。[0033]除非另有定義，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同。[0034]在各種實(shí)施例中，如本文所描述的天線可以由多襯底印刷電路板(printedcircuitboard,PCB)的適當(dāng)特征形成，例如通過蝕刻導(dǎo)電襯底、通孔等形成的特征。這種PCB可以適當(dāng)緊湊地實(shí)現(xiàn)，以包括在移動(dòng)通信終端等無線通信設(shè)備中，并且適合于成本效益高的批量生產(chǎn)。[0035]現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)非限制性實(shí)施例的天線100的側(cè)視圖。[0036]天線100包括相控陣110(本文也稱為“相控陣天線110”)和位于離相控陣110相控陣距離125處的超表面透鏡結(jié)構(gòu)120(本文也稱為“超結(jié)構(gòu)120”)。在所示實(shí)施例中，超結(jié)構(gòu)120位于定位成平行于相控陣110的平面中。在一些實(shí)施例中，相控陣110可以位于定位成不平行于相控陣110的平面中。[0037]相控陣110包括布置成陣列的輻射元件112。在所示實(shí)施例中，相控陣110用于以第度0?透射折射后的EM波116。在至少一個(gè)實(shí)施例中，第二角度θ?大于第一角度θ?,并且第二角超結(jié)構(gòu)120,相控陣掃描范圍△θ?(也稱為“相控陣的掃描范圍”)可以小于天線100的總掃描線100相同的掃描范圍的更復(fù)雜的相控陣相比，天線100的相控陣110可以具有簡化的饋電網(wǎng)絡(luò)(例如具有更少的連接、更少的移相器和相關(guān)聯(lián)的電子元件)。[0039]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)非限制性實(shí)施例的超結(jié)構(gòu)120的透視圖。超結(jié)構(gòu)120包括至少三個(gè)彼此平行布置的阻抗層：第一阻抗層131、第二阻抗層132(也稱為“中間阻抗層132")和第三阻抗層133(第一阻抗層131和第三阻抗層133統(tǒng)稱為“側(cè)阻抗層131、133”)。每個(gè)阻抗層131、132、133都具有金屬化元件140,金屬化元件140可以以行145布置，如圖2所示。[0040]在至少一個(gè)實(shí)施例中，阻抗層131、132、133由第一襯底151和第二襯底152彼此分開。襯底151、152可以由介電材料制成，例如，相對(duì)介電常數(shù)在大約3料。在一些實(shí)施例中，襯底151、152可以由具有大致4的相對(duì)介電常數(shù)的電介質(zhì)制成。襯底[0041]如圖2所示，超結(jié)構(gòu)120可以表示為多個(gè)單位單元205。[0042]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)非限制性實(shí)施例的具有三個(gè)單位單元305a、305b、305c(統(tǒng)稱為“單位單元305”)的超結(jié)構(gòu)120的部分300的透視圖。單位單元305中的每一個(gè)單位單元包括第一阻抗層131中的第一金屬化元件340a、第二阻抗層132中的第二金屬化元件340b的一部分和第三金屬化元件340c的一部分，以及第三阻抗層133中的第四金屬化元件340d.本文中金屬化元件340a、[0043]在圖1和圖2示出的實(shí)施例中，每個(gè)金屬化元件340配置有偶極子345(分別示出為電容臂350位于偶極子345的每一端上并且定位成大致垂直于偶極子345。金屬化元件340可以由銅等金屬材料制成。不同的長度。一個(gè)金屬化元件340的兩個(gè)電容臂350具有大致相等的長度。[0045]兩個(gè)相鄰的金屬化元件340,例如第二金屬化元件340b和第三金屬化元件340c,可以具有不同的偶極子長度352b、352c和不同的電容臂長度355b、355c。一對(duì)相鄰金屬化元件340b、340c的兩個(gè)相鄰電容臂350可以具有不同的長度，并在它們之間形成電容。[0046]每個(gè)電容臂350大致在電容臂350的中點(diǎn)連接到對(duì)應(yīng)的偶極子345。因此，每個(gè)電容臂350具有兩個(gè)分支351a、351b,它們的長度大致相等并且分別位于偶極子345的兩側(cè)，如圖3所示。[0047]偶極子345的寬度357和電容臂350的寬度357可以大致相等。金屬化元件340的大小，例如偶極子345和電容臂350的長度和寬度，可以使用基于初始超結(jié)構(gòu)配置參數(shù)的全場模擬(也稱為全波數(shù)值模擬分析)來確定，初始超結(jié)構(gòu)配置參數(shù)例如EM波的頻率、相控陣110[0048]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)非限制性實(shí)施例的具有替代單位單元405a、405b、405c(本文統(tǒng)稱為替代單位單元405)的超結(jié)構(gòu)120的部分400的透視視圖。[0049]在這種替代單位單元405中，第一阻抗層131中的替代金屬化元件440a和第三阻抗層133中的替代金屬化元件440b具有彼此相似的結(jié)構(gòu)。[0050]替代金屬化元件440包括第一偶極子445和大致垂直于第一偶極子445定位的兩個(gè)電容臂450。除了第一偶極子445和電容臂450之外，替代金屬化元件440具有定位成大致垂直于第一偶極子445的第二偶極子446。第二對(duì)電容臂451定位成大致垂直于第二偶極子[0051]位于替代單位單元405的第一阻抗層131與第三阻抗層133之間的第二(中間)阻抗層132包括中心元件460和四個(gè)中間層金屬化元件440c的部分。每個(gè)中間層金屬化元件440c具有中間層偶極子470和對(duì)應(yīng)的電容臂450。如圖4所示，中心元件460被四個(gè)相鄰的中間層金屬化元件440c的電容臂450包圍。[0052]偶極子445、456、470的寬度457和電容臂長度450、451可以彼此大致相等，并且可以根據(jù)下文所描述的全場模擬確定。替代金屬化元件440和中心元件460可以由銅等金屬材料制成。[0053]中心元件460有助于對(duì)齊的中間層偶極子470的耦合。中心元件460的尺寸和金屬化元件440a、440b、440c的尺寸也可以使用基于初始超結(jié)構(gòu)配置參數(shù)的全場模擬來確定，初始超結(jié)構(gòu)配置參數(shù)例如EM波的頻率、相控陣110的大小、第一掃描范圍△θ?、期望的第二掃[0054]參考圖2至圖4,超結(jié)構(gòu)120的襯底151的厚度155和襯底152的厚度156分別可以是由相控陣110輻射的EM波115的波長的十分之一。例如，襯底151的厚度155和襯底152的厚度[0055]參考圖3,在一些實(shí)施例中，一個(gè)單位單元305的三個(gè)阻抗層131、132、133的偶極子345可以位于定位成大致垂直于阻抗層131、132、133的同一假想平面中。類似地，參考圖4,在一些實(shí)施例中，一個(gè)單位單元405的第一阻抗層131中的替代金屬化元件440a的偶極子445和一個(gè)單位單元405的第三阻抗層133中的替代金屬化元件440b的偶極子445可以位于[0056]參考圖1,相控陣距離125可以取決于相控陣110的操作頻率(波長)和相控陣110的大小(例如輻射元件112的數(shù)量和輻射元件112之間的距離)。在一些實(shí)施例中，相控陣距離125可以的值在由相控陣110輻射的EM波115的幾個(gè)波長與幾十個(gè)波長之間。相控陣距離125可以根據(jù)天線100的相控陣110的大小和根據(jù)在天線100的操作中可以接受的期望方向性衰減來確定。[0057]在超結(jié)構(gòu)120的構(gòu)造中，第一阻抗層131可以附接到第一襯底151,第三阻抗層133可以附接到第二襯底152。第二阻抗層132可以附接到第一襯底151或第二襯底152。然后，附接了阻抗層131、132、133的第一襯底151和第二襯底152可以用適于附接用于第一151和第二襯底152的材料的材料彼此附接。在一些實(shí)施例中，第一襯底151和第二襯底152可以用環(huán)以在烤箱中固化。[0058]在一些實(shí)施例中，超結(jié)構(gòu)120可以具有三個(gè)以上阻抗層，并且這種超結(jié)構(gòu)120的阻抗層對(duì)可以由襯底分開。當(dāng)確定單位單元205、305、405和金屬化元件340有三個(gè)以上阻抗層的超結(jié)構(gòu)120在數(shù)值模擬中具有更大的自由度。此外，更多的阻抗層可以支持增加或以其它方式控制EM波的帶寬。[0059]在一些實(shí)施例中，PCB制造技術(shù)可以支持在超結(jié)構(gòu)120中嵌入控制元件，例如開關(guān)或變?nèi)萜鳎愿纳铺炀€100的功能和性能。超結(jié)構(gòu)120的表面可以保持平坦，從而減少制造3D形狀結(jié)構(gòu)的需要。[0060]在掃描由相控陣110輻射的EM波的波束時(shí)，即述的超結(jié)構(gòu)120可以保持無反射，從而減少損耗并提高整體效率。[0061]在一些實(shí)施例中，超結(jié)構(gòu)120可以具有相控陣110上的天線罩的形式。[0062]單位單元305、405的參數(shù)，例如金屬化元件340、440的偶極長長度355、455,可以使用下面描述的單位單元模擬模型來確定。[0063]參考圖1,可以為超結(jié)構(gòu)120提供對(duì)應(yīng)入射EM波115的入射場與對(duì)應(yīng)透射EM波116的透射場之間的一般邊界條件。電磁學(xué)的等效原理指出，表面電流和表面磁流有助于入射場與透射場之間的轉(zhuǎn)變。這些電流必須通過入射場和透射場在超結(jié)構(gòu)120上形成。[0064]再次參考圖1,在所示實(shí)施例中，假設(shè)超結(jié)構(gòu)120位于y=0平面中，并且在z方向上沒有變化。假設(shè)入射電場和透射電場僅具有非零的z分量，即僅考慮橫向電(transverse[0065]然后，超結(jié)構(gòu)120處的雙各向同性片轉(zhuǎn)變條件(bianisotropicsheettransitioncondition,BSTC)可以表征如下：[0069]在方程(1)-(2)中，E?和E′分別是入射切向電場和透射切向電場；H和H′分別是入射切向磁場和透射切向磁場。起見，方程(1)-(2)中省略了這種依賴關(guān)系。需要說明的是，超結(jié)構(gòu)120的透射側(cè)可以由平面y=0表示，超結(jié)構(gòu)120的入射側(cè)可以由y=0表示。[0071]BSTC方程(1)-(2)可以通過將傳統(tǒng)的電磁邊界條件與歐姆定律的廣義形式結(jié)合起來獲得，歐姆定律將表面上的平均切向電場和磁場與表面電流聯(lián)系起來。對(duì)于表面，傳統(tǒng)的歐姆定律指出：表面上的平均切向電場等于表面阻抗乘以表面電流。另一定律通過表面磁導(dǎo)納將平均切向磁場與磁流聯(lián)系起來，并支持磁電耦合。磁電耦合支持通過施加電場進(jìn)行磁流激勵(lì)，并支持通過施加磁場進(jìn)行電流激勵(lì)。[0072]為了使超結(jié)構(gòu)120是無源和無損的，入射和透射場E?、H′z、H、H′需要滿足麥克斯韋方程和超結(jié)構(gòu)120處的局部功率守恒條件。為了滿足超結(jié)構(gòu)120的每個(gè)位置處的局部功率守恒條件，在超結(jié)構(gòu)120的一側(cè)上進(jìn)入超結(jié)構(gòu)120的實(shí)際功率流需要等于超結(jié)構(gòu)120的另一側(cè)上的實(shí)際功率流。使用坡印廷矢量R{Sy}的y分量，局部功率守恒可以表示為：[0075]如果假設(shè)超結(jié)構(gòu)120兩側(cè)的場滿足方程(3),則可以確定超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K的值，這些參數(shù)將滿足方程(1)和(2)。[0076]超結(jié)構(gòu)120具有雙各向異性惠更斯超表面的結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)無反射操作，超結(jié)構(gòu)120包含上文論述的金屬化元件140、340、440,這些金屬化元件用于提供電響應(yīng)和磁響應(yīng)，[0077]如圖2至4所示，假設(shè)超結(jié)構(gòu)120由單位單元205、305、405組成，每個(gè)單位單元205、305、405充當(dāng)單獨(dú)的散射體?？梢允紫葹槊總€(gè)單位單元205、305、405確定超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K。然后，單位單元205、305、405的參數(shù)，例如偶極子的長度與阻抗層131、132、133之間的距離可以從超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K確定。[0078]具有滿足方程(1)-(3)的超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K的超結(jié)構(gòu)120可以是無源和無損的。當(dāng)從超結(jié)構(gòu)120折射的EM波經(jīng)歷的損失為零或幾乎為零時(shí)，超結(jié)構(gòu)120是無損的。當(dāng)超結(jié)構(gòu)120不貢獻(xiàn)任何添加的EM能量時(shí)，超結(jié)構(gòu)120是無源的。在一些實(shí)施例中，當(dāng)超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z和Y具有虛值并且超結(jié)構(gòu)參數(shù)K是實(shí)數(shù)時(shí)，超結(jié)構(gòu)120是無源和無損的。[0079]根據(jù)傳統(tǒng)的傳輸線理論，單位單元205、305、405可以充當(dāng)三短截線調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)切向場已知時(shí)，可以確定提供超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K的期望值的單位單元205、305、405的參數(shù)。切向場E′?、H′可以根據(jù)超結(jié)構(gòu)120的第二角度θ?與第一角度θ?的期望的比率，即θ?/θ?,來確定，如下文所描述。[0080]為了模擬天線100的操作，假設(shè)入射場115通過包括十六(16)個(gè)均勻激勵(lì)輻射元件112的相控陣110向超結(jié)構(gòu)120透射。元件之間的間隔是波長λ的一半，其中波長λ是對(duì)應(yīng)于天線100的操作頻率的自由空間波長(以米為單位測量)。相控陣輻射元件112被假設(shè)為沿z方向延伸的無限電流線，從而支持對(duì)問題進(jìn)行二維處理。[0081]入射EM波115的波束被限制在第一掃描范圍△θ?,其中，離寬面的度數(shù)為θ?=±15°。期望超結(jié)構(gòu)120將相控陣110的掃描范圍△θ?增加到第二掃描范圍△θ?,其中，θ?=±30°。因此，超結(jié)構(gòu)120的模擬實(shí)施例用于使相控陣110的掃描范圍△θ?加倍。[0082]在模擬實(shí)施例中，操作頻率為10GHz,相控陣距離125為40λ=1.2m。選擇40λ的這種相控陣距離125,以確保超結(jié)構(gòu)120盡可能遠(yuǎn)離具有可用計(jì)算資源的相控陣110。[0083]在一些實(shí)施例中，當(dāng)物體被放置在位于焦距f=-40λ處的焦點(diǎn)處時(shí)，超結(jié)構(gòu)120可以使第一掃描范圍△θ?加倍。[0084]在模擬中，可以假設(shè)超結(jié)構(gòu)120(y=0)傳輸側(cè)上的電場和磁場E′z、H′與位于y=f=-40λ處的超結(jié)構(gòu)120的焦點(diǎn)處的無限電流線產(chǎn)生的場相同。使用以上描述的幾何形狀，與超結(jié)構(gòu)120相切的透射電場和磁場E′z、H′可以寫成：[0087]其中，H。2)(·)是第二類0階的漢克爾函數(shù)，H2)()是第二類1階的漢克爾函數(shù)。[0088]在方程(4)-(5)中，f是超結(jié)構(gòu)120的焦距(以米為單位測量),k是自由空間的波數(shù)(以弧度/米為單位測量),の是輻射的角頻率(以弧度/秒為單位測量),∈是自由空間的介電常數(shù)(以法拉德/米為單位測量),是√-1,x是沿超結(jié)構(gòu)120的x坐標(biāo)(以米為單位測量)。波數(shù)k等于k=2π/λ。[0089]在至少一個(gè)實(shí)施例中，為了保存跨超結(jié)構(gòu)120的實(shí)際功率流，入射場E?、H可以確定[0093]入射場(6)-(7)使得沿著超結(jié)構(gòu)120的表面的電場的相位恒定，并且坡印廷矢量的超結(jié)構(gòu)120還是會(huì)折射許多不同的波束。此外，由相控陣110發(fā)送的波束可能與超結(jié)構(gòu)120入結(jié)構(gòu)120將以無損和幾乎無反射的方式按照期望運(yùn)行。但是，全場模擬的結(jié)果說明了當(dāng)EM波115通過具有根據(jù)假設(shè)場確定的超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K的超結(jié)構(gòu)120時(shí)，EM波115的損失和反射可忽略不計(jì)。[0096]再次參考圖1至圖4,單位單元205、305、405的電偶極子響應(yīng)和磁偶極子響應(yīng)。電偶極子響應(yīng)和磁偶極子響應(yīng)的這種耦合通過減少反射改善了超結(jié)構(gòu)120的性能。當(dāng)位于不同阻抗層131、132、133中的相同單位單元305、405中的金屬化元件340、440具有不同的尺寸和/或相對(duì)于彼此移位時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)阻抗層131、132、133的不對(duì)稱。[0097]參考圖3,在一些實(shí)施例中，第一金屬化元件340a和第四金屬化元件340d分別具有不同的長度355a、355d,從而導(dǎo)致阻抗層13第四金屬化元件340d的不同長度的電容臂350可以為第一阻抗層131和第三阻抗層133提供不對(duì)稱。[0098]此外，位于第二(中間)阻抗層132中的第二金屬化元件340b的偶極子345b和第三金屬化元件340c的偶極子345c可以相對(duì)于位于第一阻抗層131中的第一金屬化元件340a的偶極子345a和/或第三阻抗層133中的第四金屬化元件340d的偶極子345d移位。與第一金屬化元件340a和/或第四金屬化元件340d相比，第二金屬化元件340b和第三金屬化元件340c的這種移位可以大致是位于一個(gè)或兩個(gè)側(cè)阻抗層131、133中的偶極子的長度的一半。[0099]位于中間層132中的金屬化元件340b、340c的偶極子345b、345c和/或電容臂350也可以具有不同于位于側(cè)阻抗層131、133中的偶極子345a、345d的尺寸。此外，位于第一阻抗層131中的第一金屬化元件340a可以具有與位于另一側(cè)阻抗層(即第三阻抗層133)中的第四金屬化元件340d的尺寸不同的尺寸。[0100]現(xiàn)在參考圖4,第一阻抗層131中的替代金屬化元件440a和第三阻抗層133中的替代金屬化元件440b的偶極子445、446和電容臂450、451的尺寸可以不同，從而為第一層131和第二層133提供不對(duì)稱，并且導(dǎo)致電偶極子響應(yīng)和磁偶極子響應(yīng)的耦合。稱可以根據(jù)超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K確定。由于相鄰單位單元(例如單位單元305a、305b或405a、405b)的超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K可以不同，所以相鄰單位單元的金屬化元件340、440的尺寸也可以不同。在一些實(shí)施例中，相鄰單位單元(例如單位單元305a、305b)的相鄰電容臂350之間的偶極子345、電容臂350和/或間隔358的尺寸不同。[0102]應(yīng)說明的是，超結(jié)構(gòu)參數(shù)Z、Y和K可以根據(jù)超結(jié)構(gòu)120的折射第二角度θ?與入射第一角度θ?的期望比、相控陣110的操作頻率和相控陣110的其它特性(例如，輻射元件112的數(shù)量)來確定。[0103]應(yīng)說明的是，圖3中所示的具有金屬化元件340的單位單元305可以在單極化和二維中工作。還參考圖1,在這種配置中，超結(jié)構(gòu)120和由相控陣110發(fā)送的波束可以假設(shè)在一個(gè)維度上是均勻的和無限長的。[0104]由于替代金屬化元件440的配置(例如，每個(gè)替代金屬化元件440在二維上是對(duì)稱的),以及四個(gè)中間層偶極子470相對(duì)于中間阻抗層132中的中心元件460的定位，圖4中示出的具有金屬化元件440的替代單位單元405可以在兩個(gè)極化和三維中工作。[0105]具有金屬化元件140的配置而不是圖3和圖4中描繪的那