[發(fā)明專利]一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010092746.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN111293421B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫勝;陽欞均;胡俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q15/14;H01Q3/30
• 代理公司: 成都華風(fēng)專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張川;張巨箭

1.一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器，其特征在于：它包括反射陣(3)以及位于所述反射陣(3)前方非正對(duì)區(qū)域的天線饋源(1)，用于產(chǎn)生圓極化和軌道角動(dòng)量雙重特性的匯聚渦旋電磁波；所述天線饋源(1)用于向反射陣(3)幾何中心位置輻射球面電磁波(4)，所述反射陣(3)用于通過相位補(bǔ)償?shù)姆绞綄⑻炀€饋源(1)入射的球面波(4)轉(zhuǎn)化為匯聚渦旋波(5)，并沿垂直反射陣(3)的方向發(fā)射傳播；

在通過相位補(bǔ)償?shù)姆绞綄⑻炀€饋源(1)入射的球面波(4)轉(zhuǎn)化為匯聚渦旋波(5)過程中，會(huì)在以所述反射陣(3)為xoy坐標(biāo)面，在反射陣(3)前方形成有一焦點(diǎn)F(6)，焦點(diǎn)F(6)的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0，Zf)；焦點(diǎn)F(6)對(duì)產(chǎn)生于焦點(diǎn)F(6)與反射陣(3)之間的渦旋波(5)進(jìn)行匯聚和場(chǎng)增強(qiáng)；

所述反射陣(3)包括N*N個(gè)周期單元結(jié)構(gòu)(2)組成，每個(gè)周期單元結(jié)構(gòu)(2)包括介質(zhì)材料層(22)、位于介質(zhì)材料層(22)上方的輻射金屬片(21)、以及位于介質(zhì)材料層(22)下方的金屬地(23)；所述介質(zhì)材料層(22)包括方形結(jié)構(gòu)的介質(zhì)材料層，把周期單元結(jié)構(gòu)(2)按照方形晶格排列形成有效的反射陣(3)；

所述輻射金屬片(21)包括一矩形金屬片(211)，在矩形金屬片(211)的長邊中間裁剪掉兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的小矩形片(212)，矩形金屬片(211)的長、寬分別為a、b，小矩形片（212）的長寬分別為h、w；能夠?qū)θ肷涞那蛎骐姶挪?4)高效地轉(zhuǎn)化為渦旋波，以及通過旋轉(zhuǎn)輻射金屬片(21)實(shí)現(xiàn)對(duì)相位補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)；

所述天線饋源(1)為圓極化天線，其位于反射陣(3)前方非正對(duì)區(qū)域的位置，天線饋源(1)的投影位于反射陣(3)一邊的中點(diǎn)處，且天線饋源(1)與反射陣(3)垂直距離為d；

通過調(diào)節(jié)天線饋源(1)與反射陣(3)的垂直距離d的長短，對(duì)反射渦旋波的總能量進(jìn)行調(diào)節(jié)；進(jìn)而調(diào)節(jié)反射陣(3)將球面電磁波(4)轉(zhuǎn)化為渦旋波的轉(zhuǎn)化率，以及調(diào)節(jié)對(duì)反射陣(3)的耦合影響；

所述反射陣(3)中需要的相位補(bǔ)償為Φ，其表達(dá)式為：

其中，l為想要產(chǎn)生的軌道角動(dòng)量的模式數(shù)，p為單元結(jié)構(gòu)的周期，k0為自由空間波束，d為天線饋源(1)與反射陣(3)垂直距離，x和y分別為坐標(biāo)軸上各輻射單元的坐標(biāo)位置；這里的坐標(biāo)軸滿足：以反射陣(3)的幾何中心為原點(diǎn)，以印制有金屬地(23)的一側(cè)為xoy坐標(biāo)面，z軸正向指向輻射金屬片(21)方向，x軸正向指向天線饋源的投影點(diǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器，其特征在于：所述介質(zhì)材料層(22)的幾何中心和所述輻射金屬片(21)的幾何中心同軸，以保證輻射金屬片(21)旋轉(zhuǎn)時(shí)其幾何中心始終位于介質(zhì)材料層(22)的中心。