[0031] 如图4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双绕螺旋天线，双绕螺旋天线为右旋圆锥形，其中一螺旋线通 过另一螺旋线绕Z轴旋转180°得到，其两根螺旋线结构相同，应数皆为6,应间距相同为 0. 13A。，螺旋最小半径为0. 16A。，最大半径为0. 4A。;所述旋转抛物面的半径为3. 2A。，焦 距为2.4A。，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。
[0032] 如图5所示，为本发明提供的一种轨道角动量天线结构，包括一个切割抛物面和 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切割抛物面的一面；所述螺 旋天线馈源最小半径螺旋所对应的中屯、位于切割抛物面的焦点处，用于对其进行馈电，所 述螺旋天线馈源的螺旋半径在远离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. 13入。； 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，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2阶的轨道角动量电磁波。
[0033] 实施例1
[0034] 如图1所示的一种轨道角动量天线结构，其可工作于2. 4GHz，通过金属结构边界 与场型的匹配、结合馈源和反射面间光程的修正调整，最终在垂直于抛物面轴线的平面内 可实现电磁波exp(-j2(l))的相位变化，绕满旋中屯、旋转一周，相位改变231。该天线结构 中，旋转抛物面的半径为40cm，焦距为30cm，所述螺旋天线馈源为带地板的右旋圆锥形螺 旋天线，螺旋最小半径为2畑1，最大半径为5畑1，应数为6,应间距相同为5/3畑1，地板的半径 为6cm;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。
[00对 实施例2
[0036] 如图2所示的一种轨道角动量天线结构，其可工作于2. 4GHz，通过金属结构边界 与场型的匹配、结合馈源和反射面间光程的修正调整，最终在垂直于抛物面轴线的平面内 可实现电磁波exp(j2d))的相位变化，绕满旋中屯、旋转一周，相位改变2 。该天线结构中， 旋转抛物面的半径为40畑1，焦距为30畑1，所述螺旋天线馈源为带地板的左旋圆锥形螺旋天 线，螺旋最小半径为2畑1，最大半径为5畑1，应数为6,应间距相同为5/3畑1，地板的半径为 6cm;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。
[0037] 实施例3
[0038] 如图3所示的一种轨道角动量天线结构，其可工作于2. 4GHz，通过金属结构边界 与场型的匹配、结合馈源和反射面间光程的修正调整，最终在垂直于抛物面轴线的平面内 可实现电磁波exp(-jcl))的相位变化，绕满旋中屯、旋转一周，相位改变31。该天线结构中， 旋转抛物面的半径为40cm，焦距为30cm，所述螺旋天线馈源为带地板的右旋平面螺旋天 线，螺旋最小半径为2畑1，最大半径为5畑1，应数为6,地板的半径为6cm;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。 [00測实施例4
[0040] 如图4所示的一种轨道角动量天线结构，其可工作于2. 4GHz，通过金属结构边界 与场型的匹配、结合馈源和反射面间光程的修正调整，最终在垂直于抛物面轴线的平面内 可实现电磁波exp(-jcl))的相位变化，绕满旋中屯、旋转一周，相位改变31。该天线结构中， 旋转抛物面的半径为40cm，焦距为30cm，所述螺旋天线馈源为双绕螺旋天线，双绕螺旋天 线为右旋圆锥形，其中一螺旋线通过另一螺旋线绕Z轴旋转180°得到，两根螺旋线结构相 同，应数皆为6,应间距相同为5/3畑1，螺旋最小半径为2畑1，最大半径为5cm;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。
[00川 实施例5
[0042] 如图5所示的一种轨道角动量天线结构，其可工作于2. 4GHz，通过金属结构边界 与场型的匹配、结合馈源和反射面间光程的修正调整，最终在垂直于抛物面轴线的平面内 可实现电磁波exp(-j2(l))的相位变化，绕满旋中屯、旋转一周，相位改变231。该天线结构 中，切割抛物面由半径为40cm、焦距为30cm的旋转抛物面与半径为20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；所述螺旋天线馈源为带地板的右旋圆锥形 螺旋天线，螺旋最小半径为2畑1，最大半径为5畑1，应数为6,应间距相同为5/3畑1，地板的半 径为6cm;当螺旋天线馈源采用同轴或微带馈电时，其福射场经过切割抛物面的反射可得 到2阶的轨道角动量电磁波。
[0043] 本发明轨道角动量天线系统运用了电磁场具有轨道角动量运一新概念，对螺旋天 线采用同轴馈电。实施例1的天线可产生轨道角动量为2阶的电磁波，可探测得到在垂直 于天线轴线的平面上，逆时针旋转一周电场的相位改变2JT;实施例2的天线可产生轨道角 动量为-2阶的电磁波，可探测得到在垂直于天线轴线的平面上，顺时针旋转一周电场的相 位改变2 ;实施例3和实施例4的天线可产生轨道角动量为1阶的电磁波，可探测得到在 垂直于天线轴线的平面上，逆时针旋转一周电场的相位改变n;实施例5的天线同样能够 产生轨道角动量为2阶的电磁波，可探测得到在垂直于天线轴线的平面上，逆时针旋转一 周电场的相位改变2JT。
【主权项】
1. 一种轨道角动量天线，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心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. 2λ。，焦距为2. 4λ。，所述螺旋天线馈源螺旋最小半径为〇. 16λ。， 最大半径为〇. 4λ。，匝数为6,匝间距相同为0. 13λ。，其中，λ。为工作频段中心频率所对应 的空气波长；当螺旋天线馈源采用同轴或微带馈电时，其辐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。2. 根据权利要求1所述的轨道角动量天线，其特征在于，所述抛物型反射面为标准的 旋转抛物面或切割抛物面。3. 根据权利要求2所述的轨道角动量天线，其特征在于，所述切割抛物面由半径为 3. 2λ。、焦距为2. 4λ。的旋转抛物面与半径为1. 6λ。的圆柱面以轴线平行方式相交得到。4. 根据权利要求1所述的轨道角动量天线，其特征在于，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。5. 根据权利要求1所述的轨道角动量天线，其特征在于，所述螺旋天线馈源为带地板 的平面螺旋。
【专利摘要】一种轨道角动量天线，属于无线通信天线技术领域。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心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3.2λ0，焦距为2.4λ0，所述螺旋天线馈源螺旋最小半径为0.16λ0，最大半径为0.4λ0，匝数为6，匝间距相同为0.13λ0，其中，λ0为工作频段中心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，其辐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。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；且天线的辐射性能好，增益高。
【IPC分类】H01Q1/36, H01Q19/13, H01Q15/16
【公开号】CN105322285
【申请号】CN201510770352
【发明人】聂在平, 王亦楠, 宗显政, 黄敏
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月12日