[实用新型]用于产生携带轨道角动量的贝塞尔波束的人工电磁表面

说明书

本实用新型公开了一种用于产生携带轨道角动量的贝塞尔波束的人工电磁表面，由若干第一移相单元和若干第二移相单元阵列排布形成。第一移相单元、第二移相单元均包含三层金属和两层介质基板，其中上下两层金属是两块相同大小的正方形，中间层金属是一块有特定缝隙形状的正方形金属。第一移相单元的中间层金属由正方形金属片挖出两个垂直的“工”字型缝隙，第二移相单元的中间层金属是一个方框。该实用新型所公开的人工电磁表面能够产生携带轨道角动量的贝塞尔电磁波束，应用于通信领域将有望提高通信容量，并且该实用新型具有质量轻、厚度薄、制造工艺成熟等优点。

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及轨道角动量电磁波产生技术领域，具体涉及一种用于产生携带轨道角动量的贝塞尔波束的人工电磁表面。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，有限的频谱资源变得越来越拥挤，而频谱资源是不可再生资源，为了进一步的增加通信容量人们使用了很多办法，例如码分多址技术、时分多址技术、多信道技术等。近年来，轨道角动量波因携带有轨道角动量而体现出新的自由度，理论上在任意频率下都具有无穷多种互不干扰的正交模态，在通信领域有望提升频谱效率与通信容量，在雷达成像领域也体现出提高分辨率的潜力，逐渐成为研究热点。然而轨道角动量波也有其先天的弱点，因其特殊的相位分布导致波束分散难以集中。贝塞尔波束因其无衍射的特性收到很多研究者的关注，虽然绝对无衍射的贝塞尔波束无法实现，但近似的贝塞尔波束任然能够无衍射的传播相当远的距离。利用贝塞尔波束的无衍射特性使轨道角动量波分散的波束汇聚具有很大的研究价值有潜力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种用于产生携带轨道角动量的贝塞尔波束的人工电磁表面。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

用于产生携带轨道角动量的贝塞尔波束的人工电磁表面，包含若干第一移相单元和若干第二移相单元；

所述第一移相单元、第二移相单元均由上至下包含第一金属层、第一介质基板层、第二金属层、第二介质基板层、第三金属层；所述第一金属层、第三金属层均为正方形，边长为a；所述第一介质基板层、第二介质基板层均为正方形，边长为b，且b大于等于a；

所述第一移相单元的第二金属层为正方形，边长为b，其上设有第一至第六缝隙，所述第一缝隙、第二缝隙相互垂直，形成中心位于第二金属层中心的十字形缝隙；所述第三缝隙、第五缝隙分别在其中点处和所述第一缝隙的两端垂直相连，所述第四缝隙、第六缝隙分别在其中点处和所述第二缝隙的两端垂直相连，且第三、第四、第五、第六缝隙分别和第二金属层的四条边一一对应平行；所述第一至第六缝隙形成的图形关于第二金属层的中心对称；

所述第二移相单元的第二金属层为方框，其外框的边长为b；

所述第一移相单元的相位补偿量范围为[0，180°)，所述第二移相单元的相位补偿量范围为[180°，360°)；

所述若干第一移相单元和若干第二移相单元阵列排布形成人工电磁表面，令人工电磁表面的中心为原点，经过原点且垂直于人工电磁表面的直线为z轴，任一移相单元的中心相对原点到的坐标为(x，y)，该移相单元的相位补偿量式中，λ是工作频率下的波长，β是贝塞尔波束射出方向和z轴的夹角。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

人工电磁表面具有天然物质不存在的特殊性能。本实用新型利用了人工电磁表面的相位突变功能，使通过本实用新型设计的人工电磁表面的准平面电磁波可以转化为携带轨道角动量的贝塞尔电磁波。使用时可以将本实用新型设计的人工电磁表面放置于喇叭天线口面上或合适大小的阵列天线口面上就能实现将普通准平面波转化为携带轨道角动量的贝塞尔波束。