[发明专利]一种UCA收发阵列及其排布与通信方法

权利要求书

1.一种UCA收发阵列，其包括发射UCA和接收UCA，所述发射UCA和接收UCA包括数量相等的天线阵元，其特征在于，所述发射UCA和接收UCA的每个天线阵元均以指向平行于UCA所在平面的初始方向为旋转起点、以该天线阵元所在的垂直于UCA所在平面的方向为旋转轴，根据该天线阵元相对于其对应的UCA的中心轴线的方位角进行逆时针旋转来得到其实际的排布方向；所述发射UCA的所有天线阵元的初始方向为共同的第一方向，接收UCA的所有天线阵元的初始方向为共同的第二方向。

2.根据权利要求1所述的UCA收发阵列，其特征在于，该天线阵元相对于其对应的UCA的中心轴线的方位角指的是以对应的UCA的中心轴线作为方位角旋转轴、以第0天线阵元作为旋转起点、以该天线阵元作为旋转终点所得到的逆时针旋转角度，且所述旋转轴和方位角旋转轴的正方向为发射UCA的有效传播方向。

3.根据权利要求1所述的UCA收发阵列，其特征在于，所述发射UCA的所有天线阵元的初始方向为发射UCA的第0天线阵元指向该发射UCA的中心的方向，所述接收UCA的所有天线阵元的初始方向为接收UCA的第0天线阵元指向该接收UCA的中心的方向。

4.根据权利要求1所述的UCA收发阵列，其特征在于，所有的UCA的天线阵元均为圆极化天线。

5.根据权利要求4所述的UCA收发阵列，其特征在于，所有圆极化天线的天线类型相同，所述圆极化天线的天线类型为圆极化微带天线、圆极化螺旋天线或圆极化喇叭天线。

6.根据权利要求4所述的UCA收发阵列，其特征在于，所有的UCA的天线阵元均采用左旋圆极化天线，或者均采用右旋圆极化天线。

7.一种UCA收发阵列的排布与通信方法，其特征在于，包括：

步骤S1：确定作为UCA收发阵列的发射UCA和接收UCA的天线阵元的圆极化天线；

步骤S2：确定UCA收发阵列的发射UCA和接收UCA的天线阵元的排布位置和实际的排布方向，并制作相应的发射UCA和接收UCA；其中，发射UCA和接收UCA包括数量相等的天线阵元，且发射UCA和接收UCA的每个天线阵元均以指向平行于UCA所在平面的初始方向为旋转起点、以该天线阵元所在的垂直于UCA平面的方向为旋转轴，根据该天线阵元相对于其对应的UCA的中心轴线的方位角进行逆时针旋转得到；

步骤S3：对所有天线阵元已生成的OAM信号进行相位补偿后，并将相位补偿结果作为馈电信号进行OAM通信。

8.根据权利要求7所述的UCA收发阵列的排布与通信方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11：根据实际的通信场景需求选择圆极化天线的天线类型，圆极化天线的天线类型为圆极化微带天线、圆极化螺旋天线或圆极化喇叭天线；

步骤S12：根据具体通信频率需求确定圆极化天线的设计参数；

在所述步骤S12中，圆极化天线的设计参数至少包括圆极化天线采用左旋还是右旋。

9.根据权利要求7所述的UCA收发阵列的排布与通信方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：根据UCA收发阵列的部署的实际需求，确定发射UCA和接收UCA的半径R、r以及单个UCA的天线阵元的总数目N，进而确定各个天线阵元的摆放位置；

步骤S22：对于每个UCA，分别根据实际场景的天线摆放限制来确定该UCA的所有天线阵元的初始方向，该初始方向平行于该UCA所在平面；随后，将该UCA的每个天线阵元均以所述初始方向为旋转起点、以该天线阵元所在的垂直于该UCA所在平面的方向为旋转轴，根据该天线阵元相对于其对应的UCA的中心轴线的方位角进行逆时针旋转来得到其实际的排布方向。

10.根据权利要求8所述的UCA收发阵列的排布与通信方法，其特征在于，在天线阵元均采用左旋圆极化天线时，UCA的各个天线阵元的补偿相位为：

其中，表示第n天线阵元的补偿相位，l表示左旋圆极化，n表示天线阵元的序数，N是单个UCA的天线阵元的总数目；

在天线阵元均采用右旋圆极化天线时，UCA的各个天线阵元的补偿相位为：

其中，表示第n天线阵元的补偿相位，r表示右旋圆极化，n表示天线阵元的序数，N是单个UCA的天线阵元的总数目。