[發明專利]多模太赫茲軌道角動量波的天線

在審

• 申請號: 202211299587.1
• 申請日: 2022-10-22
• 公開（公告）號: CN115719882A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 楊曜榜;楊國敏;劉小茶;王海鵬;金亞秋
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01Q3/30
• 分類號: H01Q3/30;H01Q1/38;H01Q25/04
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于通信技術領域，具體為產生多種模式軌道角動量波的天線。本發明天線由三個螺旋相位板組成；第一螺旋相位板為圓形實心，位于中心位置；第二螺旋相位板為環形，位于第一塊螺旋相位板的外圍；第三螺旋相位板為環形，位于第二塊螺旋相位板的外圍；三個螺旋相位板同軸；三個螺旋相位板分別由同步遞增的八個梯度面組成，每個梯度面積相同，相鄰的梯度面依次遞增相同高度；三個螺旋相位板之間用金屬環隔開。本發明超材料表面可將線極化方式入射的平面波同時轉換成三種模式的軌道角動量波，并且通過改變螺旋相位板的高度形成不同模式的軌道角動量波，具有多模復用、設計靈活、結構簡單、成本低廉等優點。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及產生多模太赫茲軌道角動量波的天線。

背景技術

隨著當代科技水平的迅速發展，尤其是對于通信領域的需求越發提高，更高的頻帶利用率和信道容量成為當前熱門的發展方向，軌道角動量（Orbital angular momentum,OAM）由于其攜帶具有相互正交特性的拓撲荷，可以保持各自的相位獨立傳輸，提高了頻帶利用率的同時也有效提高了波束的抗干擾能力。

當電磁波攜帶了軌道角動量之后變成為了渦旋電磁波，渦旋電磁波的相位波前會隨著傳播的方向螺旋扭曲，并且渦旋波束會產生強度低或者為零的中心點。當前產生OAM的研究方法有很多，主要有運用圓形陣列天線，螺旋相位板、螺旋反射面或者超表面，但是陣列天線用于產生太赫茲頻段的OAM需要非常復雜的饋電網絡，而其他方式在產生單頻點的多模太赫茲OAM波上存在局限性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足和缺陷，提供一種多模復用、設計靈活、結構簡單、成本低廉的能夠產生多模太赫茲軌道角動量（OAM) 電磁波的天線。

本發明提供的能夠產生多模太赫茲軌道角動量波的天線，其結構如圖1、圖2所示，該天線由三個螺旋相位板組成；其中，第一螺旋相位板1為圓形實心，位于中心位置，第二螺旋相位板2為環形，位于第一塊螺旋相位板1的外圍，第三螺旋相位板3也為環形，位于第二塊螺旋相位板2的外圍；三個螺旋相位板為同軸（同心）；第二螺旋相位板2與第一螺旋相位板1之間有間隔，其間設有第一金屬環4，第三螺旋相位板3與第二螺旋相位板2之間也有間隔，其間設有第二金屬環5。

所述的三個螺旋相位板，其各自的高度為螺旋遞增的八個梯度面組成，每個梯度的面積大小相同，相鄰的梯度面依次遞增相同的高度。即螺旋相位板的八個梯度面，每個梯度面對應的圓心角均為45度；并且，三個螺旋相位板的八個梯度面同步，即由低到高同步遞增。

本發明中：

第一螺旋相位板（1）的半徑為2-4.5mm；

第二螺旋相位板（2）的環的內徑為5-9mm，環的寬度為3-7mm；

第三螺旋相位板（3）的環的內徑為13-17mm，環的寬度為3-7mm。

本發明中：

第一螺旋相位板（1）的最低階梯高度為0.61-0.63mm；最高階梯高度為4.88-5.04mm；

第二螺旋相位板（1）的最低階梯高度為1.05-1.07mm；最高階梯高度為8.4-8.56mm；

第三螺旋相位板（1）的最低階梯高度為1.69-1.71mm；最高階梯高度為13.52-13.68mm。

在實施例中：

第一螺旋相位板1的半徑為4mm；

第二螺旋相位板2的環的內徑為6mm，環的寬度為6mm；

第三螺旋相位板3的環的內徑為13.5mm，環的寬度為6.5mm。

在實施例中：

第一螺旋相位板（1）的最高高度為4.96mm，一個階梯的高度為0.62mm；

第二螺旋相位板（2）的最高高度為8.48mm，一個階梯的高度為1.06mm；

第三螺旋相位板（3）的最高高度為13.6mm，一個階梯的高度為1.7mm。