一种轨道角动量天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信天线技术领域，具体设及一种可提高频谱效率的轨道角动量 天线。
【背景技术】
[0002] 随着用于信息交换的无线通信技术的迅猛发展，移动终端普及率逐渐上升，移动 互联网呈现出爆炸式发展趋势。为满足日益增长的移动数据业务需求，迫切需要更高速、更 高效、更智能的新一代无线移动通信技术，进一步提升系统容量W及频谱利用率，而轨道角 动量技术作为一种复用技术在无线通信中逐渐成为研究的热点。
[0003] 复用技术是指允许多路信号综合在同一传输途径上的技术。现有的复用技术主要 包括：频分复用（FDM)技术，其促进了无线电报、广播、模拟集群和电视等第一代无线通 信系统，即1G，并被广泛应用于之后的26、2.56、36、46等蜂窝移动通信网中；26系统引入了 时分复用灯DM;GSM、IS-136、PDC等系统），其推动了数字通信和GSM移动通信的发展，并引 入了促进CDMA移动通信发展的码分复用（CDM)技术；21世纪初，3G网络引入了基于智能天 线的空分复用（SDM)，其所具有的高方向性福射性能使得同一载频能在不同的空间方向上 得到重复利用；4G网络加入了正交频分复用（(FDM)、多输入多输出（MIMO)W及认知无线电 (CR)等技术，极大提高了频谱利用率，扩展了系统容量。
[0004]轨道角动量电磁满旋复用技术能将载波所携带的轨道角动量模式作为调制参数， 利用轨道角动量模式内在的正交性，将多路信号调制到不同的轨道角动量模式上，根据模 式数或称拓扑电荷数区分不同的信道。通过运种方式，可在相同载频上得到多个相互独立 的轨道角动量信道。轨道角动量在理论上可拥有无穷维阶数，因而可构成无穷维的希尔伯 特空间，理论上同一载波频率利用轨道角动量电磁满旋复用可获得无穷的传输能力。运为 人们在使用频谱上提供了一个新的自由度，轨道角动量被认为是下一代移动通信巧G)系 统可能采用的传输技术之一。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一种轨道角动量天线，采用螺旋类天线作为馈源对抛物面类天线进 行馈电，使得电场的积分路径与天线的曲线重合，福射场在护与I方向上都有相位延迟，从 而得到轨道角动量电磁波。本发明轨道角动量天线能产生2阶、-2阶、1阶轨道角动量电磁 波，可用于无线通信；且天线的福射性能好，增益高。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种轨道角动量天线，包括抛物型反射面和螺旋天线馈源，所述螺旋天线馈源 最小半径螺旋所对应的中屯、位于抛物型反射面焦点处，用于对抛物型反射面进行馈电； 所述抛物型反射面的半径为3.2入。，焦距为2.4入。，所述螺旋天线馈源螺旋最小半径为 0. 16A。，最大半径为0.4A。，应数为6,应间距相同为0. 13A。，其中，入。为工作频段中屯、频 率所对应的空气波长；当螺旋天线馈源采用同轴或微带馈电时，其福射场经过抛物型反射 面的反射即可得到轨道角动量电磁波。
[0008] 进一步地，所述抛物型反射面为标准的旋转抛物面或切割抛物面，所述切割抛物 面由半径为3. 2A。、焦距为2. 4A。的旋转抛物面与半径为1. 6A。的圆柱面W轴线平行方式 相交得到，螺旋天线馈源正对切割抛物面。
[0009] 进一步地，所述螺旋天线馈源为带地板的单极圆锥螺旋或不带地板的双绕螺旋天 线，所述螺旋天线馈源的螺旋半径在远离抛物型反射面的方向上递增。
[0010] 进一步地，所述螺旋天线馈源为带地板的平面螺旋。
[0011] 本发明的有益效果为：本发明轨道角动量天线中选择螺旋类天线作为馈源对抛物 面类天线进行馈电，使得电场积分路径与天线的曲线重合，福射场在f与I方向上产生相位 延迟，得到exp(-八f巧勺相位因子，其中1为轨道角动量阶数，从而得到具有轨道角动量特 性的电磁波。本发明轨道角动量天线能产生2阶、-2阶、1阶轨道角动量电磁波，可用于无 线通信；天线的福射性能好，增益高，后向福射弱；天线易于制造，无需特殊衬底材料及加 工工艺，成本低廉；天线结构简单，易实现阻抗匹配且便于调试。
【附图说明】
[0012] 图1为实施例1提供的轨道角动量天线的示意图；
[0013] 图2为实施例2提供的轨道角动量天线的示意图；
[0014] 图3为实施例3提供的轨道角动量天线的示意图；
[0015] 图4为实施例4提供的轨道角动量天线的示意图；
[0016] 图5为实施例5提供的轨道角动量天线的示意图；
[0017] 图6为实施例1轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平面 上福射电场r分量的相位分布图；
[0018] 图7为实施例1轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平面 上福射电场4分量的相位分布图；
[0019] 图8为实施例2轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平面 上福射电场r分量的相位分布图；
[0020] 图9为实施例2轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平面 上福射电场4分量的相位分布图；
[0021] 图10为实施例3轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平 面上福射电场r分量的相位分布图；
[0022] 图11为实施例3轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平 面上福射电场4分量的相位分布图；
[0023] 图12为实施例4轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平 面上福射电场r分量的相位分布图；
[0024] 图13为实施例4轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平 面上福射电场4分量的相位分布图；
[00巧]图14为实施例5轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平 面上福射电场r分量的相位分布图；
[0026] 图15为实施例5轨道角动量天线中平行于焦平面且与焦平面距离100波长的平 面上福射电场4分量的相位分布图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
[0028] 如图1所示，为本发明提供的一种轨道角动量天线结构，包括一个旋转抛物面和 一个带地板的螺旋天线馈源，所述地板位于螺旋天线馈源远离旋转抛物面的一面；所述螺 旋天线馈源最小半径螺旋所对应的中屯、位于旋转抛物面的焦点处，用于对旋转抛物面进行 馈电，所述螺旋天线馈源的螺旋半径在远离旋转抛物面的方向上递增；所述螺旋天线馈源 为右旋圆锥形螺旋天线，螺旋最小半径为0. 16A。，最大半径为0. 4A。，应数为6,应间距相 同为0. 13A。;所述旋转抛物面的半径为3.2A。，焦距为2.4A。，其中，入。为工作频段中屯、 频率所对应的空气波长；当螺旋天线馈源采用同轴或微带馈电时，其福射场经过旋转抛物 面的反射可得到2阶的轨道角动量电磁波。
[0029] 如图2所示，为本发明提供的一种轨道角动量天线结构，包括一个旋转抛物面和 一个带地板的螺旋天线馈源，所述地板位于螺旋天线馈源远离旋转抛物面的一面；所述螺 旋天线馈源最小半径螺旋所对应的中屯、位于旋转抛物面的焦点处，用于对旋转抛物面进行 馈电，所述螺旋天线馈源的螺旋半径在远离旋转抛物面的方向上递增；所述螺旋天线馈源 为左旋圆锥形螺旋天线，螺旋最小半径为0. 16A。，最大半径为0. 4A。，应数为6,应间距相 同为0. 13A。;所述旋转抛物面的半径为3.2A。，焦距为2.4A。，其中，入。为工作频段中屯、 频率所对应的空气波长；当螺旋天线馈源采用同轴或微带馈电时，其福射场经过旋转抛物 面的反射可得到-2阶的轨道角动量电磁波。
[0030] 如图3所示，为本发明提供的一种轨道角动量天线结构，包括一个旋转抛物面和 一个带地板的螺旋天线馈源，所述地板位于螺旋天线馈源远离旋转抛物面的一面；所述螺 旋天线馈源为右旋平面螺旋天线，螺旋最小半径为0. 16A。，最大半径为0. 4A。，应数为6， 其中屯、位于旋转抛物面焦点处；所述旋转抛物面的半径为3. 2入。，焦距为2. 4入。，其中，A。 为工作频段中屯、频率所对应的空气波长；当螺旋天线馈源采用同轴或微带馈电时，其福射 场经过旋转抛物面的反射可得到1阶的轨道角动量电磁波。