微波是指频率在300 MHz到3000 GHz范围内的电磁波,微波相比其他波段具备明显的优势,具有较高的空间分辨率、极宽的传输频带、在自由空间内的高速率全天候信息传输、最小的天线系统总尺寸、最大的指向性、抗噪性和易于隐藏通信信道等优点。但是,微波信号在空间中传播时同样会与媒质发生作用,使得信号时域、空间域、频域、极化、幅度和相位特征发生变化,国内外学者均希望消除、克服不利影响,利用、增强有益影响,本文就高增益定向传输系统中空间波束对准的问题进行了讨论。在卫星对地通信的实际场景中,人造卫星发射源相对于接收天线处于远距离的情况下,该发射源的主波束正对于接收天线的接收方向,那么接收天线收到的信号状态良好,若接收天线的位置发生移动使其接收波束未与人造卫星发射源的发射主波束对准,或者接收天线受空间环境制约不能调整接收角度,就会导致信号出现大尺度衰落。对于上述情况,可以借助于电磁波衍射效应制作微波衍射栅令定向来波的方向发生改变并正对于接收天线的接收波束轴线方向,使接收天线重新接收到信号,此外衍射栅还具备节约成本、厚度小、重量轻、衍射效率高的优点,在一些特定的场景下具有不错的应用前景。例如,竖井中接收特定轨位的卫星信号时,属于调整方向空间受限的问题,便可以使用文中的理论方法。另外,文中所提方法也适用于颠簸移动中接收高定向来波信号的情景。本文从惠更斯-菲涅尔原理出发对电磁波衍射效应进行了阐述,电磁波在其传播的过程中,上一级波面上的每一个点可以当作下一级球面波的新的波源,那么下一级波面上某点的强度可以看作是上一级波面上所有点发射的球面波在该点的叠加。利用该原理就可以很好地解释障碍物遮挡阴影区的电磁场分布问题,即衍射使得电磁场传播方向发生了改变,这为设计出能够使空间中定向来波方向发生改变的衍射栅奠定了物理基础,接下来以麦克斯韦方程组为基础对电磁波衍射公式加以推导,深入理解电磁波衍射的物理本质,并得到了物理光学近似的标量衍射积分公式,可以用其对设计出的衍射栅进行初步的仿真,大致确定衍射栅的性能。为了改变斜入射平面电磁波的方向,使其可以汇聚到接收天线的有效接收区域,本文在设计平面衍射栅时借助了几何光学的分析方法,通过控制衍射栅开孔的位置和尺寸大小,使得经过开孔发生衍射效应的电磁波可以在接收天线的有效接收区域形成相干叠加,以起到接收天线区域电场强度增强的效果,从方向性的角度来看就是定向来波经过衍射栅改变了其原有的传播方向并正对于接收天线的接收波束方向。此外,为了进一步验证衍射栅的性能借助了电磁仿真软件HFSS的仿真结果加以比对,在3D建模时鉴于斜入射衍射栅平面形状复杂难以直接使用HFSS的建模工具设计,本文使用了Hfss-Matlab-Api工具箱,该工具箱可以将Matlab中生成的衍射栅参数通过特定的建模函数进行转化并导入到VB脚本文件中,HFSS通过VB脚本文件自动完成建模。建模完成后,利用HFSS的有限元法（FEM）对衍射栅及其对应接收区域的衍射场进行了全波仿真,发现接收区域的场强得到了提高。最后,对以二维平面结构为主的衍射栅进行了进一步的改进,将不透波的金属区域改为了平面介质板,并通过控制平面介质板的厚度改变了从其透射出的电磁波的相位,使得接收区域的场强得到了进一步的加强。本文的研究对于改善窄波束、高定向无线电电子接收端,在移动或者方向受限条件下的信号接收问题,具有理论意义和潜在应用价值。