[发明专利]基于电磁带隙的三模态OAM天线及其设计方法

权利要求书

1.一种基于电磁带隙去耦结构的三模态OAM天线，其特征在于，天线由四个半模SIW三角形谐振腔、四个独立同轴探针以及4N个谐振环贴片单元组成，N＝2、3、4，其中四个半模SIW三角形谐振腔辐射边在外且彼此背靠背，构成紧凑型顺序旋转阵列，同时相邻半模SIW三角形谐振腔之间具有N个谐振环贴片单元；均匀排列的金属化通孔位于等腰直角三角形的两腰，形成半模SIW三角形谐振腔。

2.根据权利要求1所述的基于EBG去耦结构的三模态OAM发射天线，其特征在于，当N＝2时，两个谐振环贴片单元背靠背放置，当N＝3时，其中两个相邻谐振环贴片单元背靠背放置，另一个谐振环贴片单元与中间的谐振环贴片单元面对面设置；当N＝4时，每两个相邻谐振环贴片单元一组，背靠背设置。

3.根据权利要求1所述的基于EBG去耦结构的三模态OAM发射天线，其特征在于，所述半模SIW三角形谐振腔是在方形SIW谐振腔的基础上，将腔体沿着对角线剪裁而产生的，并采用均匀旋转阵列配置方式构成OAM天线阵列。

4.根据权利要求1所述的基于EBG去耦结构的三模态OAM发射天线，其特征在于，四个半模SIW三角形谐振腔采用电壁背靠背分布的分离式结构，相邻阵元之间的间距为波长的七分之一。

5.根据权利要求1所述的基于EBG去耦结构的三模态OAM发射天线，其特征在于，半模SIW三角形谐振腔采用独立同轴探针进行馈电，相邻半模SIW三角形谐振腔的馈电中心间隔90度圆心角；馈电中心到三角形两腰的距离相等。

6.根据权利要求1所述的基于EBG去耦结构的三模态OAM发射天线，其特征在于，所述谐振环贴片单元为非封闭谐振环结构，由第一～第七微带线依次连接而成，其中第一微带线和第七微带线平行设置，第一微带线与第二微带线垂直连接，第七微带线与第六微带线垂直连接，所述第二微带线、第六微带线位于同一直线，第二微带线、第六微带线分别与第三微带线、第五微带线垂直连接，第三微带线、第五微带线与第四微带线垂直连接，所述第三微带线、第五微带线相互平行，第二微带线～第六微带线构成具有开口的矩形环结构，第一、第七微带线向矩形环内部延伸。

7.一种基于权利要求1所述三模态OAM发射天线的设计方法，其特征在于，包括：

设计天线阵元，沿着方形谐振腔的短对角线剪裁后形成三角形HMSIW谐振腔单元；

根据SIW方形谐振腔模分析，确定当基板的相对介电常数固定时，方形谐振腔的边长大小，使得天线的中心频率在7.5GHz；

在均匀旋转阵列基础上结合方形谐振腔高阶模式的HMSIW三角形半模结构，形成四单元阵列OAM天线；

设计电磁带隙谐振环结构，通过调节谐振环的长度以及宽度使得隔离谐振频率在天线的工作中心频率附近。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，相邻半模SIW三角形谐振腔之间具有N个谐振环贴片单元，当N＝2时，两个谐振环贴片单元背靠背放置，当N＝3时，其中两个相邻谐振环贴片单元背靠背放置，另一个谐振环贴片单元与中间的谐振环贴片单元面对面设置；当N＝4时，每两个相邻谐振环贴片单元一组，背靠背设置。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，四个半模SIW三角形谐振腔采用电壁背靠背分布的分离式结构，相邻阵元之间的间距为波长的七分之一；采用独立同轴探针进行馈电，相邻半模SIW三角形谐振腔的馈电中心间隔90度圆心角；馈电中心到三角形两腰的距离相等。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述谐振环贴片单元为非封闭谐振环结构，由第一～第七微带线依次连接而成，其中第一微带线和第七微带线平行设置，第一微带线与第二微带线垂直连接，第七微带线与第六微带线垂直连接，所述第二微带线、第六微带线位于同一直线，第二微带线、第六微带线分别与第三微带线、第五微带线垂直连接，第三微带线、第五微带线与第四微带线垂直连接，所述第三微带线、第五微带线相互平行，第二微带线～第六微带线构成具有开口的矩形环结构，第一、第七微带线向矩形环内部延伸。