[实用新型]一种基于环形槽线的OAM螺旋波束发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于OAM射频无线通信技术领域，具体涉及一种基于环形槽线的OAM螺旋波束发生器。

背景技术

近年来通信技术的快速发展对通信容量提出了越来越高的要求，如何提高频率利用率，尽可能提高系统容量，已成为业界极其关心的问题。

角动量是电磁波的基本物理特性之一，它大体上划分为旋转角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。相比于旋转角动量，轨道角动量前景更好，因为旋转角动量由于它电磁波的极化状态只提供了有限的信道；然而轨道角动量拥有无限多个相互正交的模式，因而在理论上能够提供许多传输信道从而提高传输容量。

轨道角动量复用技术在光频段已经实现，中国专利CN104007567A、CN103941405A、CN103487956A等对轨道角动量复用技术在光频段的实现方法进行了介绍；然而轨道角动量复用技术在射频频段实现较为困难，目前，中国专利CN103474776A公开了一种基于环形行波天线产生射频轨道角动量波束的方法，在理论层面论证了产生射频OAM波束的环形行波天线的特点；中国专利CN103474777A公开了一种基于金属环形腔的产生射频OAM波束的环形行波天线，通过在环形金属腔顶面开缝，在金属环形腔侧面相距1/4圆周处开有两个波端口接金属波导作为双源激励端口，当这两个激励端口中输入相同频率，相位相差90°的微波源，金属环形腔中的电磁场成绕圆周顺时针或者逆时针传播的行波分布，由金属腔顶面的开缝处向空间辐射电磁波，构成一种环形行波天线，然而，上述发明公开的行波天线结构复杂，难于制作，且不易集成，不利于加快和促进未来的射频OAM波束高速通信发展。

因此，急需研究开发一种结构简单，易于制作集成的能够产生射频OAM螺旋波束的发生器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，易于制作集成的基于环形槽线的OAM螺旋波束发生器。

本实用新型的目的是这样实现的，包括设置于第一铜板上表面的圆环形槽线、设置于第一铜板下表面的介质基板，设置于介质基板下表面的微带馈电网络，以及设置于介质基板下方的第二铜板，所述介质基板与第二铜板之间设置多个支撑介质柱，所述圆环形槽线上沿圆周方向分别设置有波源激励端口p1和波源激励端口p2；所述微带馈电网络包括相移功分器、与相移功分器输入端相连接的信号输入端口p3以及分别与相移功分器的输出端相连接的输出微带线q1和输出微带线q2；所述输出微带线q1对波源激励端口p1进行馈电，所述输出微带线q2对波源激励端口p2进行馈电；所述第一铜板与第二铜板的边缘外围采用环形铜板包覆。

本实用新型针对具有巨大应用潜力的OAM无线通信系统，提出了一种简单可行的基于环形槽线的OAM螺旋波束发生器；对于构建OAM无线通信系统，加快OAM无线通信的实用化，具有非常重要的意义。

本实用新型的圆环形槽线使用微带线进行激励，设计了一个威尔金森功分器来为圆环形槽线提供两个相位相差90°的波源，在圆环形槽线中形成行波，辐射到空气中产生射频OAM波束，并且通过改变环形槽线尺寸能产生不同模式数的OAM螺旋波束，该波束发生器结构简易，易于制作集成。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中圆环形槽线的示意图；

图3为本实用新型中微带馈电网络的示意图；

图4为本实用新型中圆环形槽线与微带馈电网络相对位置关系的示意图；

图中：1-第一铜板、2-圆环形槽线、3-介质基板、4-第二铜板、5-支撑介质柱、6-相移功分器、7-环形铜板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不得以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1-4所示，本实用新型包括设置于第一铜板1上表面的圆环形槽线2、设置于第一铜板1下表面的介质基板3，设置于介质基板3下表面的微带馈电网络，以及设置于介质基板3下方的第二铜板4，所述介质基板3与第二铜板4之间设置多个支撑介质柱5，所述圆环形槽线2上沿圆周方向分别设置有波源激励端口p1和波源激励端口p2；所述微带馈电网络包括相移功分器6、与相移功分器6输入端相连接的信号输入端口p3以及分别与相移功分器6的输出端相连接的输出微带线q1和输出微带线q2；所述输出微带线q1对波源激励端口p1进行馈电，所述输出微带线q2对波源激励端口p2进行馈电；所述第一铜板1与第二铜板2的边缘外围采用环形铜板7包覆。