[发明专利]一种基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器

权利要求书

1.一种基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述发生器包括多臂螺旋辐射结构、馈电结构和辅助结构；所述辐射结构包括位于介质基板之上的N个相同的旋臂，所述N个旋臂以360°/N的角度沿介质基板的中心线呈旋转对称分布，N为大于1的正整数；所述馈电结构包括一个N路等分功分器、N个移相器、N根同轴馈线和地板；所述辅助结构位于辐射结构的正下方，用于支撑辐射结构；

输入激励信号经过N路等分功分器等分为N路等幅同相的信号后，分别进入N个移相器移相后，通过同轴馈线分别馈入辐射结构中的N个旋臂，通过调节N个移相器的相移量，使得辐射结构中相邻旋臂的馈电相位差满足，其中，，并同时使N个旋臂的馈电相位沿顺时针或逆时针方向依次增大，从而实现等幅等相位差馈电，其中，为预期产生的轨道角动量阶数；

当辐射结构的馈电点位于N个旋臂的起点位置时，所述多臂螺旋辐射结构中旋臂单元的外半径r满足；当辐射结构的馈电点位于N个旋臂的终点位置时，所述多臂螺旋辐射结构中旋臂单元的外半径r满足，其中，为预期产生的轨道角动量最高阶数，为工作波长。

2.根据权利要求1所述的基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述辐射结构中N个相同的旋臂为平面螺旋结构或空间螺旋结构。

3.根据权利要求2所述的基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述辐射结构为平面螺旋结构时，所述辅助结构包括用于承载辐射结构的介质基板、用于支撑介质基板的介质柱、位于辐射结构正下方的金属腔以及填充于金属腔内的吸波材料。

4.根据权利要求2所述的基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述辐射结构为空间螺旋结构时，所述辅助结构包括用于支撑辐射结构的介质体。

5.根据权利要求1所述的基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述辐射结构通过N个旋臂的起点进行馈电时，N个旋臂馈电相位增大的方向与旋臂的旋向相反。

6.根据权利要求1所述的基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述辐射结构通过N个旋臂的终点进行馈电时，N个旋臂馈电相位增大的方向与旋臂的旋向相同。

7.根据权利要求1所述的基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述多臂螺旋辐射结构中旋臂的个数N等于预期产生的轨道角动量最高阶数。

8.根据权利要求1所述的基于多臂螺旋结构的电磁涡旋发生器，其特征在于，所述移相器的相移范围为 ；所述同轴馈线的外导体与地板相连，内导体分别在N个旋臂的起点或终点进行馈电；所述地板位于介质基板下方或者固定于介质体上，其大小和形状在满足馈电需求的同时不影响所辐射涡旋电磁波的模态。