[发明专利]用于轨道角动量远距离通信的圆环阵列结构及其激励方法

权利要求书

1.一种用于轨道角动量远距离通信的圆环阵列结构，其特征在于，所述结构包括：同轴设置的一组径向均匀圆环阵列和一组切向均匀圆环阵列，其中：

所述径向均匀圆环阵列包括：若干个沿该径向均匀圆环阵列所在的第一圆环径向排列且等间隔分布的第一阵元，所有所述第一阵元的初始电场矢量方向均沿所述第一圆环径向，且所有所述第一阵元的初始电场矢量方向都背对或面对该第一圆环的圆心，且每个所述第一阵元均被馈入等幅度的激励信号，且馈入任意两个相邻的所述第一阵元的激励信号的相位差相等；

所述切向均匀圆环阵列包括：若干个沿该切向均匀圆环阵列所在的第二圆环切向排列且等间隔分布的第二阵元，所有所述第二阵元的初始电场矢量方向均沿所述第二圆环切线方向，所有所述第二阵元的初始电场矢量方向都顺时针排布或所有所述第二阵元的初始电场矢量方向都逆时针排布，且每个所述第二阵元均被馈入等幅度的激励信号，且馈入任意两个相邻的所述第二阵元的激励信号的相位差相等。

2.根据权利要求1所述的用于轨道角动量远距离通信的圆环阵列结构，其特征在于，所述第一阵元和第二阵元均为线极化天线单元。

3.根据权利要求2所述的用于轨道角动量远距离通信的圆环阵列结构，其特征在于，所述第一阵元和第二阵元为偶极子天线或Vivaldi天线。

4.一种基于权利要求1-3中任意一项所述的用于轨道角动量远距离通信的圆环阵列结构的激励方法，包括以下步骤：

步骤S1，在所述径向均匀圆环阵列中，以任意一个第一阵元为起点，按顺时针或逆时针方向，依次向每个第一阵元馈入等幅度的激励信号，并使馈入任意两个相邻的第一阵元的激励信号的相位差相等，以生成携带第一OAM模态值的第一涡旋电磁波；以及

步骤S2，在所述切向均匀圆环阵列中，以任意一个第二阵元为起点，按顺时针或逆时针方向，依次向每个第二阵元馈入等幅度的激励信号，并使馈入任意两个相邻的第二阵元的激励信号的相位差相等，以生成携带第二OAM模态值的第二涡旋电磁波，该第二涡旋电磁波与第一涡旋电磁波同轴且相互正交，且第二OAM模态值与第一OAM模态值不同。

5.根据权利要求4所述的用于轨道角动量远距离通信的圆环阵列结构的激励方法，其特征在于，所有所述第一阵元的相位沿顺时针递增或沿逆时针递增，其中，第n_i个第一阵元的相位为其中，N₁为径向均匀圆环阵列的第一阵元的个数；L₁为径向均匀圆环阵列生成涡旋电磁波的OAM模态值，且其为整数；n_i为第一阵元的序列号，且n_i＝0-(N₁-1)。

6.根据权利要求4所述的用于轨道角动量远距离通信的圆环阵列结构的激励方法，其特征在于，所有所述第二阵元的相位沿顺时针递增或沿逆时针递增，其中，第n_j个第二阵元的相位为其中，N₂为切向均匀圆环阵列的第二阵元的个数；L₂为切向均匀圆环阵列生成涡旋电磁波的OAM模态值，且其为整数；n_j为第二阵元的序列号，且n_j＝0-(N₂-1)。