[發明專利]用于軌道角動量遠距離通信的圓環陣列結構及其激勵方法

有效

• 申請號: 201811487046.5
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109728448B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 曹樂搬;周斌;卜智勇;郭志貴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01Q25/04
• 分類號: H01Q25/04;H01Q21/00;H01Q21/20;H01Q7/00;H01Q1/52
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;楊希

1.一種用于軌道角動量遠距離通信的圓環陣列結構，其特征在于，所述結構包括：同軸設置的一組徑向均勻圓環陣列和一組切向均勻圓環陣列，其中：

所述徑向均勻圓環陣列包括：若干個沿該徑向均勻圓環陣列所在的第一圓環徑向排列且等間隔分布的第一陣元，所有所述第一陣元的初始電場矢量方向均沿所述第一圓環徑向，且所有所述第一陣元的初始電場矢量方向都背對或面對該第一圓環的圓心，且每個所述第一陣元均被饋入等幅度的激勵信號，且饋入任意兩個相鄰的所述第一陣元的激勵信號的相位差相等；

所述切向均勻圓環陣列包括：若干個沿該切向均勻圓環陣列所在的第二圓環切向排列且等間隔分布的第二陣元，所有所述第二陣元的初始電場矢量方向均沿所述第二圓環切線方向，所有所述第二陣元的初始電場矢量方向都順時針排布或所有所述第二陣元的初始電場矢量方向都逆時針排布，且每個所述第二陣元均被饋入等幅度的激勵信號，且饋入任意兩個相鄰的所述第二陣元的激勵信號的相位差相等。

2.根據權利要求1所述的用于軌道角動量遠距離通信的圓環陣列結構，其特征在于，所述第一陣元和第二陣元均為線極化天線單元。

3.根據權利要求2所述的用于軌道角動量遠距離通信的圓環陣列結構，其特征在于，所述第一陣元和第二陣元為偶極子天線或Vivaldi天線。

4.一種基于權利要求1-3中任意一項所述的用于軌道角動量遠距離通信的圓環陣列結構的激勵方法，包括以下步驟：

步驟S1，在所述徑向均勻圓環陣列中，以任意一個第一陣元為起點，按順時針或逆時針方向，依次向每個第一陣元饋入等幅度的激勵信號，并使饋入任意兩個相鄰的第一陣元的激勵信號的相位差相等，以生成攜帶第一OAM模態值的第一渦旋電磁波；以及

步驟S2，在所述切向均勻圓環陣列中，以任意一個第二陣元為起點，按順時針或逆時針方向，依次向每個第二陣元饋入等幅度的激勵信號，并使饋入任意兩個相鄰的第二陣元的激勵信號的相位差相等，以生成攜帶第二OAM模態值的第二渦旋電磁波，該第二渦旋電磁波與第一渦旋電磁波同軸且相互正交，且第二OAM模態值與第一OAM模態值不同。

5.根據權利要求4所述的用于軌道角動量遠距離通信的圓環陣列結構的激勵方法，其特征在于，所有所述第一陣元的相位沿順時針遞增或沿逆時針遞增，其中，第n_i個第一陣元的相位為其中，N₁為徑向均勻圓環陣列的第一陣元的個數；L₁為徑向均勻圓環陣列生成渦旋電磁波的OAM模態值，且其為整數；n_i為第一陣元的序列號，且n_i＝0-(N₁-1)。

6.根據權利要求4所述的用于軌道角動量遠距離通信的圓環陣列結構的激勵方法，其特征在于，所有所述第二陣元的相位沿順時針遞增或沿逆時針遞增，其中，第n_j個第二陣元的相位為其中，N₂為切向均勻圓環陣列的第二陣元的個數；L₂為切向均勻圓環陣列生成渦旋電磁波的OAM模態值，且其為整數；n_j為第二陣元的序列號，且n_j＝0-(N₂-1)。