[发明专利]径向传播OAM波束的环形介质谐振腔天线

摘要

本发明公开一种径向传播OAM波束的环形介质谐振腔天线。本发明整体结构为沿侧壁周向环形开缝的环形介质谐振腔，环形介质谐振腔由环形金属腔和中间填充介质组成。环形介质谐振腔可以看作是同轴线谐振腔。环形介质谐振腔中介质外半径为同轴线外导体内半径，介质内半径为同轴线谐振腔内导体半径。环形介质谐振腔高度为同轴线谐振腔的高度。开缝处位于金属侧壁对应介质侧壁正中间位置。内部填充介质由各项同性的均匀介质填充。本发明结合同轴线谐振腔和环形行波天线结构，设计了一种内部填充介质产生径向传输的射频轨道角动量波束的天线结构。本发明能够减小天线口径，提高无线通信系统的信道容量和传输效率。

主权项

1.径向传播OAM波束的环形介质谐振腔天线，其特征在于环形介质谐振腔天线的结构为沿侧壁周向环形开缝的环形介质谐振腔；环形介质谐振腔由环形金属腔和介质组成，介质填充在环形金属腔；环形介质谐振腔能够看作是同轴线谐振腔，环形介质谐振腔中介质外半径为同轴线外导体内半径b，介质内半径为同轴线谐振腔内导体半径a，环形介质谐振腔高度为同轴线谐振腔的高度h；开缝处位于金属侧壁对应介质侧壁正中间位置；按照所需产生的OAM阶数l，设计环形介质谐振腔周长，使其工作在TM_l10模式，沿缝隙向外辐射阶数为l的径向射频OAM波束；/n采用双端口激励馈电结构，当两个激励端口中输入频率相同且相位差为π/2的激励源时，环形介质谐振腔中的电磁波以行波形式绕圆周逆时针或顺时针传播；如果需要产生阶数为l的OAM波束，则两个馈点之间的弧度γ＝((2m+1)π)/(2l)，m取0至l-1之间的任意整数；环形金属腔的馈电处周长为其中，ε_r为填充介质的相对介电常数；/n该环形介质谐振腔天线通过外壁圆环缝隙向空间辐射电磁波，构成一种结构为多个磁流源紧密排列的环形行波天线，能够产生径向辐射的射频OAM波束，电磁波垂直于缝隙方向的分量为其电场主要分量；/n环形介质谐振腔天线产生的径向传播OAM波束不存在相位奇点和波束发散的问题；/n在环形介质腔内部填充介质，由于介质具有各项同性且介电常数均匀的性质，介质中电磁波波长使得环形介质谐振腔天线的口径大幅减小，组成阵列的口径也随之减小；/n阶数不同、能产生径向辐射OAM波束的环形介质谐振腔天线按一定排列方式构成天线阵，能够实现不同阶数径向OAM波束的复用；/n对于产生不同阶数的OAM波束的环形介质腔天线调制上不同的信号后，能够在天线阵口径减小的同时增加无线通信容量。/n