为了在愈加复杂的电磁环境中高效利用现有的频谱资源、提高系统的通信容量、避免相邻信道间的干扰,实现对电磁频谱最合理的利用,本文深入研究了多种针对不同场景实现高效电磁调控的多频段、宽带、小型化射频单元。本文主要从电磁辐射和电磁变换两方面展开研究。在电磁辐射方面,通过研究多极化天线和多通带微带滤波器,我们探索了可用于电磁调控的高性能射频组件;在电磁变换方面,基于电磁超材料,对空间电磁波任意调控的机理与方法进行了探索性研究。论文的主要研究内容及成果包括:1.针对室内电磁波的辐射调控,提出了一种高增益的紧凑型双极化双频全向天线。基于缝隙谐振器边缘激励的方法,引入双旋转的带宽补偿网络拓展天线辐射单元的带宽,设计了一种同时给上、下两部分偶极子辐射单元馈电的四路宽带馈电网络。其中,天线上部的八块寄生贴片增强了上频率的频宽,天线下部相邻偶极子之间的四个贴片又降低了增益波动和交叉极化。2.针对室外第五代（5G）移动通信基站天线的双宽面覆盖和汽车之间全向性通信特性,提出了一种由单偶极子天线和差分双极化天线单元构成的三极化天线。通过在双极化天线单元周围排列八对不同大小的倒L形贴片,在5G频段内将E平面和H平面上的半功率波束宽度扩展到近180°,增强了定向双极化天线的覆盖范围,同时提升了全向偶极子的水平增益。利用一对对称的差分电路为双极化偶极子馈电,提升了双极化偶极子天线的端口隔离度,使单极化全向天线的增益波动更加稳定。3.针对集总参数器件内部的电磁波调控,研究了对电磁波信号选频调控的滤波器。通过折叠枝节加载谐振器的方式,提出了一种具有超高频选特性的三频段四模微带带通滤波器。引入嵌入型开路枝节馈电结构,产生多个传输零点,消除了谐波通带并拓宽了上阻带。运用等效电路模型和奇偶模理论解析了四个模式的衍变过程和工作机理,证明了各种谐振模式对于谐振频点和带宽都具有独立的调谐能力。4.针对空域反探测的电磁波绕射及频率选择性隔离,提出了基于超材料的“电磁绕射斗篷”和频率选择性表面。针对高频信号的穿透及绕射能力较弱,提出了一种基于超材料的“电磁绕射斗篷”。通过构建电磁参数具有渐变特性的人工结构,自由调控入射电磁波的空间传播路径,实现电磁波的绕射。最后通过张量传输线单元为这些各向异性单元提供一种物理可实现的方法,推导出了电磁参数和集总电路参数之间的关系。另外,出于保护室内通信的隐私性考虑,提出了一种增强隐私保护的频率选择性表面,对要保护的无线局域网（Wireless Location Area Network,WLAN）信号进行选择性抑制,同时该应用可将电磁空间进行隔离,拓展了频谱的复用方式。