[实用新型]一种单绕螺旋OAM天线以及螺旋OAM天线

说明书

本实用新型涉及天线领域，尤其涉及一种单绕螺旋OAM天线以及螺旋OAM天线。天线包含一个金属螺旋和碗形金属反射板；同轴馈线内导体一和同轴馈线外导体一二者构成整体的同轴馈线；同轴馈线外导体一与碗形金属反射板的底部焊接；同轴馈线内导体一与金属螺旋焊接，碗形金属反射板底部开有孔，供同轴馈线一穿入。有益效果：本实用新型提出的螺旋OAM天线，结构简单紧凑，尺寸较小，同时实现了较高的增益，着力解决了OAM天线小型化和增益间的矛盾；另外，通过集成多个不同尺寸的单绕螺旋，该天线还能复用多种OAM模态。综上，本实用新型具有很强的实际意义。

技术领域

本实用新型涉及天线领域，尤其涉及一种单绕螺旋OAM天线以及螺旋OAM天线。

背景技术

当前，全球进入信息互联时代，无线通信的业务需求日益增长，无线频谱资源紧缺的问题也日益突出，各种提升频谱利用效率的无线电技术应运而生。随着这些技术的广泛应用和逐步成熟，无线频谱资源的利用率得到了较大增长；但同时，现有技术(如时分、空分复用技术，MIMO技术，高阶相位调制等)均是基于频率、相位、时间、空间、振幅等这些电磁波的传统复用维度来提升频谱利用效率；随着这些维度被日趋充分地开发，基于这些维度的调制和编码技术难以再让现有频谱效率有大幅度的提升。然而，近来兴起的轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)通信技术却将传统平面波扭曲成涡旋电磁波，用不同模态涡旋电磁波间的正交性提供全新的复用维度，极大提升频谱效率。OAM的可观前景，使OAM天线的研发成为当前热点。

目前，OAM天线可分为均匀圆形阵列、螺旋相位板、电磁超表面和环形行波天线四类。由于OAM的涡旋本质，其波束存在中心相位奇点，因而总是呈中空、发散的形状，导致其辐射能量不集中。因此，除阵列天线和带有大型反射面的天线外，现有OAM天线的增益大都很不理想。而另一方面，若采用阵列或大型反射板结构，天线的尺寸便难以做到小型化。然而，现有的单绕轴向模螺旋天线可看作是由环形行波天线组成的一种紧凑的均匀直线阵；因此，若改变轴向模螺旋天线的尺寸参数，使其等效的行波电流环阵元符合环形行波产生OAM的条件，即可在有限的物理口径和剖面内，实现一种具有较高增益的阵列OAM天线，从而解决上述问题。

另一方面，相对于真空中的工作波长，轴向模螺旋天线的螺旋间距S较小，螺旋导体总长度较大,因此轴向模螺旋天线可近似为由N个直径为D的行波电流环以间距S组成的均匀直线阵，其中N为螺旋匝数，D为单匝螺旋直径。因此，若调节D使单匝螺旋周长πD满足πD＝lλ，即可使螺旋天线产生模数为l的OAM波束。

实用新型内容

实用新型的目的：为了提供一种效果更好的单绕螺旋OAM天线以及螺旋OAM天线，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种单绕螺旋OAM天线，其特征在于，天线包含一个金属螺旋和碗形金属反射板；同轴馈线内导体一和同轴馈线外导体一二者构成整体的同轴馈线；同轴馈线外导体一与碗形金属反射板的底部焊接；同轴馈线内导体一与金属螺旋焊接，碗形金属反射板底部开有孔，供同轴馈线一穿入。

本实用新型进一步技术方案在于，激励源经所述同轴馈线一能够向所述金属螺旋馈电，能够在所述金属螺旋表面激起相应电流分布。

本实用新型进一步技术方案在于，所述金属螺旋总长相比于电磁波波长较长，金属螺旋表面电流近似呈无反射的行波分布；金属螺旋总长即单匝环周长乘以金属螺旋所含总匝数。

一种螺旋OAM天线，其特征在于，天线包含两个金属螺旋和一个碗形金属反射板；同轴馈线内导体一和同轴馈线外导体一二者构成整体的同轴馈线一，同轴馈线内导体二和同轴馈线外导体二二者构成整体的同轴馈线二；同轴馈线外导体一以及同轴馈线外导体二与碗形金属反射板的底部焊接；同轴馈线内导体一以及同轴馈线内导体二与金属螺旋1焊接，碗形金属反射板底部开有两个孔，供同轴馈线穿入。