[发明专利]双向多模太赫兹轨道角动量天线

权利要求书

1.一种双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，是将圆极化入射平面波转换为双向多模太赫兹OAM波；该天线由超材料单元经旋转不同角度并周期延拓形成的超材料单元二维阵列和螺旋超表面组成；所述螺旋超表面是以中心为轴旋转、高度随着旋转角度的增加而阶梯式递增的螺旋相位板，为一方形，处于整个天线的中心位置；所述超材料单元的二维阵列分为八个子阵列，各子阵列的大小与螺旋超表面大小匹配；这八子阵列依次排布于螺旋超表面周围的八个方位，形成一个方形天线；

所述螺旋超表面中，螺旋递增的梯度面共八个，相邻的梯度面依次递增相同的高度；即螺旋相位板的八个梯度面，每个梯度面对应的圆心角均为45度；并且，螺旋相位板的八个梯度由低到高同步递增；

所述超材料单元由一层金属贴片、一层介质基板和一层金属地从上向下依次堆叠组成；其中，金属贴片为椭圆形，其中心部位开有叉型凹槽。

2.根据权利要求1所述的双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，所述超材料单元二维阵列的八个子阵列，每个子阵列有8*8=64个超材料单元，八个子阵列共有64*8=512个超材料单元。

3.根据权利要求2所述的双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，所述超材料单元二维阵列的八个子阵列，是由超材料单元旋转不同角度后延拓形成；具体地，以金属贴片中心为原点，绕着z轴旋转，在超表面的水平面内旋转一定角度φ，旋转的角度φ与相位变化呈现线性关系，并且在旋转0度到180度时可以覆盖0度到360度的相位变换范围，再将旋转后的单元在超表面的水平面内进行平移延拓相等的间隔，直至覆盖整个子阵列，所有子阵列组成超材料单元二维阵列，圆极化入射波照射到单元上将会被反射为同旋性的圆极化波。

4.根据权利要求2所述的双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，所述超材料单元中，椭圆形金属贴片的长轴为290-310um，短轴为220-230um，金属贴片中心的叉型凹槽长度为185-188um，宽度为13-15um。

5.根据权利要求4所述的双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，所述金属贴片采用铜箔，厚度为18-20um。

6.根据权利要求1所述的双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，所述螺旋相位板的最低阶梯高度为137.5-139um；最高阶梯高度为1101-1104um。

7.根据权利要求6所述的双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，螺旋相位板位的长为3745-3755um，宽为3740-3745um。

8. 根据权利要求1-7之一所述的双向多模太赫兹轨道角动量天线，其特征在于，天线将220 GHz的入射的圆极化平面波通过外层超表面反射和中心螺旋相位板透射转换为双向多模OAM波，并且通过改变超材料表面的八个区域的单元旋转角度或者螺旋相位板高度，以获得不同模式的OAM波。