[发明专利]一种信号传输阵元及宽带电调的电磁旋涡超表面系统

说明书

本发明提供了一种信号传输阵元及宽带电调的电磁旋涡超表面系统，电磁旋涡超表面系统包括超表面模组、宽带馈源和控制器，超表面模组包括面板和多个信号传输阵元，信号传输阵元包括接收层、接地层、传输层、第一馈线和第二馈线，接收层包括第一基层和无源接收片，接地层贴设于第一基层，传输层包括第二基层和有源发射片，无源接收片包括第一环形片和延伸端，有源发射片包括第二环形片、中心端子和两pin二极管，两pin二极管连接于中心端子和第二环形片，两pin二极管的与中心端子相连端的方向不同。信号传输阵元形成的超表面模组可以通过控制器调整OAM模式，可以产生l＝+1和l＝+2的OAM模式可重构波束。

技术领域

本发明属于信号传输技术领域，尤其涉及一种信号传输阵元及宽带电调的电磁旋涡超表面系统。

背景技术

电磁波的角动量(AM)可以分解为自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。涡旋波的一个特性是可以通过一个单一的光阑对多个不同模式的波束进行多路复用来增加信道容量，这样每个涡旋波束都有一个独特的旋转相位阵面。OAM复用技术使得不同的数据流能够在同一信道上传输。涡旋波具有exp(ilθ)的旋转相位剖面，其中θ是方位角，l是整数的无界OAM模式。具有不同OAM模式的涡旋波束相互正交，不同的数据流可以在同一波束轴上多路传输。在OAM接收端，传输的波束以低串扰进行解复用，从而显著提高了信道容量和频谱效率。

在相关技术中，由天线阵列或传输线产生的宽带OAM因其能够实现高容量无线通信而备受关注。使用平面相位调整表面产生规定辐射图案的透射射线。然而，现有的宽带OAM传输协议不是OAM模式可重构的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种信号传输阵元及宽带电调的电磁旋涡超表面系统，可以用于产生OAM模式可重构波束。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，提供一种信号传输阵元，包括接收层、接地层、传输层、第一馈线和第二馈线，所述接收层包括第一基层和贴设于所述第一基层的一侧的无源接收片，所述接地层由金属材料制成，所述接地层贴设于所述第一基层的背离所述无源接收片的一侧，所述传输层包括叠置于所述接地层的背离所述第一基层的一侧的第二基层和贴设于所述第二基层的背离所述接地层的一侧的有源发射片，所述无源接收片包括第一环形片和自所述第一环形片的内侧边缘朝内延伸的延伸端，所述有源发射片包括第二环形片、中心端子和两pin二极管，所述中心端子位于所述第二环形片内，两所述pin二极管连接于所述中心端子的两侧且与所述第二环形片相连，两所述pin二极管的与所述中心端子相连端的方向不同，所述第一馈线穿过所述第一基层、接地层和所述第二基层，所述第一馈线电连接于所述延伸端和所述中心端子，所述第二馈线电连接于所述第一环形片和所述接地层。

进一步地，所述第一环形片和所述第二环形片的形状相同且位置正对，所述延伸端的长度方向和所述中心端子的长度方向相互平行。

进一步地，所述第一环形片的外侧边缘和内侧边缘为中心相同且长度方向相互垂直的矩形，所述外侧边缘的长度在5mm-15mm之间，所述外侧边缘的宽度在3mm-12mm之间，所述内侧边缘的长度在2mm-10mm之间，所述内侧边缘的宽度在1.5mm-8mm之间。

进一步地，所述延伸端的延伸方向平行于所述内侧边缘的长度方向，所述延伸端连接于所述内侧边缘的宽边中部，所述延伸端的长度和所述内侧边缘长度的比值在0.5-0.85之间，所述延伸端的宽度和所述内侧边缘宽度的比值在0.1-0.35之间。

进一步地，所述第一基层和所述第二基层的参数满足如下条件：厚度在1mm-3mm内，介电常数在2-10以内，损耗角正切值在0.0015-0.004以内。

进一步地，所述信号传输阵元还包括偏压层，所述偏压层的厚度在0.5mm-1.5mm内，所述偏压层设置于所述接地层和所述第二基层之间，所述偏压层的背离所述接地层的一侧设置有偏压线，所述偏压线和所述第二环形片电连接，所述偏压线的线宽在0.05mm-0.3mm内。