[發明專利]用于產生多模態OAM渦旋電磁波束的微帶相控陣列天線

有效

• 申請號: 201711027590.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107768818B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 杜永興;王艷洋;趙宇;秦嶺;李寶山
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q21/24;H01Q23/00
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 安娜

本發明提供一種用于產生多模態OAM渦旋電磁波束的微帶相控陣列天線，包括，從上往下依次連接的第一板，第二板和第三板；第一板包括，第一介質層，覆蓋在第一介質層上表面的天線層；第二板包括，第二介質層，覆蓋在第二介質層上表面的耦合層，以及覆蓋在第二介質層下表面的接地層；第三板包括，第三介質層，覆蓋在第三介質層下表面的相位控制微帶線層。本發明提供的用于產生多模態OAM渦旋電磁波束的微帶相控陣列天線，通過控制饋源相位以產生多種模態軌道角動量渦旋電磁波束，簡化了饋源系統，且降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及電磁場、電磁波與天線技術領域，尤其涉及一種用于產生多模態OAM渦旋電磁波束的微帶相控陣列天線。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術在信息通信領域的廣泛應用以及移動終端數量的爆發式增長，在無線通訊中，頻譜資源的有限性與人們日益增長的帶寬需求之間的矛盾越來越突出。如何有效地使用現有的頻譜資源并解決快速增長的頻率需求成為急需解決的關鍵問題。在提高頻譜資源利用率的技術中，復用技術是最為直接同時也是最為有效的方法，在已經成熟的頻分復用、時分復用、碼分復用、波分復用、空分復用技術仍不能滿足人們對于帶寬的需求之后“態(模)分復用”成為又一個能夠進一步提高頻譜資源利用率的復用技術，同時成為今天無線通信技術研究的一個新的熱點。

由麥克斯韋爾的經典理論可知：電磁波不僅可以攜帶能量，同時也可以攜帶動量，其中動量又可分為線性動量和角動量，角動量包括自旋角動量(SAM)和軌道角動量(OAM)。而OAM最早起源于1992年荷蘭的物理學家L.Allen在做關于拉蓋爾-高斯(Laguerre-Gaussian)激光束的實驗中對軌道角動量的發現。2007年，瑞典空間物理所Thidé等人的研究，證明了可以使用矢量天線陣來產生電磁渦旋波束，這是第一次有人將OAM引入到微波頻域。2010年Mohammadi等人通過仿真實驗，驗證了相控陣列天線可以產生渦旋電磁波束的假設，通過這次嘗試，使得陣列天線產生渦旋電磁波這一研究方向日益火爆起來。2012年Tamburini等人，首次實現了在442米的距離上，使用兩個擁有不同OAM的電磁波，在同一頻率下進行編碼傳輸，這次實驗驗證了OAM用于無線通信的可行性。

自馬可尼第一次發射無線電波以來，無線電通訊技術就一直是將電磁波的振幅、初相、頻率等線性動量進行調制，從而實現信息的攜帶與傳輸，并且具有相同頻率、相同相位的調制信號，如果使用同一種編碼在同一時隙中，那么一個物理信道一次只能傳輸一路信號。由于各種智能終端的數量的劇增，使其容量與物理極限已經非常接近，因此需要開發新的技術去滿足未來無線電通訊技術的更高需求。2007年，瑞典空間物理所的Thidé等人在進行攜帶有軌道角動量(Orbital Angular Momentum,OAM)的渦旋光束實驗中得到啟示，而且他們結合渦旋光束的相關理論與技術研究，最先提出電磁渦旋(EM Vortex)這一概念，并對電磁渦旋能夠提高通信系統容量和效率這一觀點進行了假設。

渦旋電磁波以其等相位面為渦旋狀而得名，是一種攜帶新型自由度--軌道角動量(OAM)的電磁波，它在無線通訊、雷達成像等領域具有開闊的應用前景。攜帶有不同軌道角動量的電磁波之間相互正交，態(模)分復用技術正是利用渦旋電磁波不同模態之間的這種正交性實現同一頻率、同一時間、同一編碼的復用。

目前，現有技術中，用于產生多模態OAM渦旋電磁波束的相控陣列具有復雜的饋源系統且制造成本昂貴。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于產生多模態OAM渦旋電磁波束的微帶相控陣列天線，通過控制饋源相位以產生多種模態軌道角動量渦旋電磁波束，簡化了饋源系統，且降低了生產成本。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于產生多模態OAM渦旋電磁波束的微帶相控陣列天線，包括，從上往下依次連接的第一板，第二板和第三板；

第一板包括，第一介質層，覆蓋在第一介質層上表面的天線層；