[发明专利]一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置

权利要求书

1.一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于：包括透镜(1)和馈源(2)，其中：

所述透镜(1)，由高度相等且半径由里向外依次增大的M个圆形喇叭状介质板(11)层叠而成，其底端大，顶端小或封闭，M2，所述圆形喇叭状介质板(11)由自上而下半径依次增大的N个介质环(111)拼接而成，N3，M×N个介质环(111)的等效介电常数呈现由底端到顶端逐渐减小的梯度变化；所述介质环(111)由S_ij个内部镂空且外形近似六面体结构的介质单元(1111)拼接而成，该介质单元(1111)的顶面和底面平行，内表面和外表面为圆弧面且曲率半径相同，n_ij表示第i个圆形喇叭状介质板的第j个介质环内的介质单元，n_ij3，每个介质环(111)包含的n_ij的数量S_ij满足i＝1,2,3,……,M,j＝1,2,3,……,N，S_ij表示第i个圆形喇叭状介质板中第j个介质环内的介质单元数量，V_ij表示第i个圆形喇叭状介质板中第j个介质单元为实心的介质环的体积，v_ij表示第i个圆形喇叭状介质板中第j个实心介质单元的体积；

所述馈源(2)，用于产生OAM涡旋电磁波，该馈源(2)通过支架(3)固定在透镜(1)底端一侧的中轴线上，且其产生的OAM涡旋电磁波的焦点位于透镜(1)的腔体内。

2.根据权利要求1所述的一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于，所述M个圆形喇叭状介质板(11)的中轴线重合，且该M个圆形喇叭状介质板(11)形成的透镜(1)的顶端开口小或封闭时的圆锥角为α，30°≤α≤150°。

3.根据权利要求1所述的一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于，所述介质单元(1111)，其内外表面的曲率半径r_ij满足关系式：其中，r_ij表示为第i个圆形喇叭状介质板中第j个介质环的介质单元内外表面的曲率半径，c_ij表示为第i个圆形喇叭状介质板中第j个介质环的介质单元的弧长，c_ij满足：ψ_ij表示为第i个圆形喇叭状介质板中第j个介质环的两侧面之间的夹角，ψ_ij满足：0＜ψ_ij≤90°，C_ij表示为第i个圆形喇叭状介质板中第j个介质环的圆周长，S_ij表示第i个圆形喇叭状介质板中第j个介质环内的介质单元数量，i＝1,2,3,……,M,j＝1,2,3,……,N。

4.根据权利要求3所述的一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于，所述介质单元(1111)，以水平面夹角为β的倾斜角放置，15°≤β≤75°。

5.根据权利要求1所述的一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于，所述介质单元(1111)，其内部镂空形成的镂空体的形状为球状或柱状。

6.根据权利要求5所述的一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于，所述镂空体的形状为四棱柱状，其高度方向的中轴线与所述介质单元(1111)的内外表面垂直，且该镂空体与所述介质单元(1111)的内表面或外表面贯通，或与所述介质单元(1111)的内外表面均贯通。

7.根据权利要求6所述的一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于，所述镂空体，其底面边长φ_ij满足：0≤φ_ij＜u，其中，u表示实心介质单元的边长，ε表示第i个圆形喇叭状介质板的第j个实心介质环所使用介质材料的相对介电常数，ε_ij表示第i个圆形喇叭状介质板的第j个去除镂空体后的介质环的等效相对介电常数。

8.根据权利要求1所述的一种OAM涡旋电磁波轨道平面全向辐射的实现装置，其特征在于，所述透镜(1)，使用介电常数可变的介电材料，通过3D打印的方式实现。