一种由共面波导构造的oam发生器及其复用装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于无线通信技术领域，具体涉及一种可用于在微波频段发射和接收 0ΑΜ螺旋波束的由共面波导构造的0ΑΜ发生器及其复用装置。
【背景技术】
[0002] 随着有线接入向无线接入转移，如何高效地利用无线电频谱越来越引起人们的重 视。为提高频谱利用率，IEEE组织于2004和2005年分别成立了802.22、802.16h和1900等针 对动态频谱接入的标准工作组;2008年，Garcia-Escartin等人研究了基于光子0ΑΜ的量子 复用问题，分析了基于合路器和多路器的量子信道复用方式;2012年，Thiele'等人在2.4GHz 频段通过实验证实，在其它电波参数都相同的情况下，0ΑΜ螺旋波束可提供多个相互独立的 无线信道;2013年，大唐电信5G白皮书将0ΑΜ复用列为下一代通信系统可能采用的标准传输 技术之一；2014年，Wang等人示范了加入0ΑΜ复用的通信系统，该系统的频谱利用率达到了 230bits · · Hz<，远高于当前推广的4G技术。与其它频分、时分、码分、空分、极化等多址 方式不同，0ΑΜ多址是将0ΑΜ模式不同的载波提供给不同的用户进行访问。理论上，即使在载 波频率、时间、空间、码片以及极化状态都相同的情况下，0ΑΜ通信系统仍然能够提供无穷多 的0ΑΜ信道。
[0003] 作为各种0ΑΜ应用技术的基础，如何简单高效地生成0ΑΜ波束是一个重要的问题， 尤其对于中低频无线电应用而言，目前可供采用的0ΑΜ生成方法尚显稀少，已公开0ΑΜ发生 器仅有以下四种类型：圆环形相控天线阵、修正抛物面天线、圆形或椭圆形贴片圆极化天 线、圆环形行波天线。类似于圆环形行波天线思想，本实用新型提供了一种由共面波导构造 的0ΑΜ发生器及其复用装置，其具有0ΑΜ模式重构和复用的能力，且结构简单易于实现。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种结构简单易实现，且具备模式重构和复用能力的 由共面波导构造的0ΑΜ发生器及其复用装置。
[0005] 本实用新型的目的是这样实现的，包括顺序重叠设置的圆环形共面波导、介质基 板和3dB正交混合馈电网络，所述介质基板上设置埋孔pi和埋孔p2，所述3dB正交混合馈电 网络包括正交网络、信号输出端口 q 1、信号输出端口 q2、信号输入端口 q3和信号输入端口 q4,所述信号输出端口 ql通过埋孔pi与圆环形共面波导电气连通，所述信号输出端口 q2通 过埋孔P2与圆环形共面波导电气连通，所述埋孔pi和埋孔p2之间的角向距离相差1/4的圆 环形共面波导的波导波长，为圆环形共面波导提供两个幅度相等但相位相差±V2的激励， 令圆环形共面波导上的传输电流呈现行波特性，从而使圆环形共面波导能够辐射0ΑΜ螺旋 波束。
[0006] 所述复用装置包括多个工作在不同0ΑΜ模式的圆环形共面波导，所述多个圆环形 共面波导以同心圆环方式共同设置于介质基板上，且采用独立的3dB正交混合馈电网络对 每个圆环形共面波导进行独立馈电；即不同的圆环形共面波导与介质基板背面对应的3dB 正交混合馈电网络通过设置于介质基板上的埋孔电气连通，所述的多个3dB正交混合馈电 网络在角向方向上按圆环方式离散排列，且相互之间保持电气隔离。
[0007] 本实用新型针对具有巨大应用前景的0ΑΜ无线通信技术，提出了一种由共面波导 构造的0ΑΜ发生器及其复用装置，所述0ΑΜ发生器及其复用装置的结构简单，易于制作集成； 对于构建0ΑΜ无线通信系统，促进0ΑΜ无线通信的实用化，具有重要的意义。
【附图说明】
[0008] 图1为本实用新型中0ΑΜ发生器的结构示意图；
[0009] 图2为图1的俯视图；
[0010] 图3为图1的仰视图；
[0011] 图4为本实用新型中圆环形共面波导的横截面示意图；
[0012] 图5为本实用新型中复用装置的结构示意图；
[0013] 图中：1_圆环形共面波导、2-介质基板、3-3dB正交混合馈电网络。
【具体实施方式】
[0014] 如图1-4所示，本实用新型提供了一种由共面波导构造的0ΑΜ发生器，包括顺序重 叠设置的圆环形共面波导1、介质基板2和3dB正交混合馈电网络3,所述介质基板2上设置埋 孔pi和埋孔p2,所述3dB正交混合馈电网络3包括正交网络、信号输出端口 ql、信号输出端口 q2、信号输入端口 q3和信号输入端口 q4,所述信号输出端口 ql通过埋孔pi与圆环形共面波 导1电气连通，所述信号输出端口 q2通过埋孔p2与圆环形共面波导1电气连通，所述埋孔pi 和埋孔P2之间的角向距离相差1/4的圆环形共面波导1的波导波长，为圆环形共面波导1提 供两个幅度相等但相位相差±η/2的激励，令圆环形共面波导1上的传输电流呈现行波特 性，从而使圆环形共面波导能够辐射0ΑΜ螺旋波束。
[0015] 所述0ΑΜ发生器的设计包括如下步骤：
[0016] 1.计算如图4所示的共面波导的等效介电常数图中g表示中间导带与两侧地之 间的槽宽，w是中间导带的宽度，h是介质基板的厚度，是介质基板材料的相对介电常数； 则圆环形共面波导的等效介电常数按下式计算
[0017] ε0= 1+( er-l )q (1)
[0018] 式中q是填充因子，按下式计算
[0020]上式中，K(ki)和K(kf)分别是以ki和kf为模的第一类完全椭圆积分， 匕的补模，
是kf的补模，它们按以下公式计算
[0023] 2.计算共面波导的波导波长:根据步骤1计算得到共面波导的等效介电常数^之 后，可得到共面波导的波导
这里λο为空气中的波长。
[0024] 3.计算所需要的共面波导长度:所需长度为C=Ug，这里1表示〇崖模式数。
[0025] 4.将计算好长度的共面波导弯曲成首尾相接的闭合圆环，即形成圆环形共面波导 1，可知圆环的半径为r = Ug/23i，所述圆环形共面波导1通过设置于介质基板2上的埋孔pi 与埋孔p2与3dB正交混合馈电网络电气连通，所述埋孔pi和埋孔p2之间的角