CN114976646A - 一种无移相器产生可相控oam电磁波的方法 - Google Patents

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CN114976646A CN202210792785.5A CN202210792785A CN114976646A CN 114976646 A CN114976646 A CN 114976646A CN 202210792785 A CN202210792785 A CN 202210792785A CN 114976646 A CN114976646 A CN 114976646A
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Abstract

本发明公开了一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法。该方法提出了一种应用于均匀圆形天线阵的多频率源混频馈电网络；并基于该网络拓扑结构，推导出不同拓扑荷数与波束指向需求下，各个本振/中频源对应输出频率值的计算方法；本发明提出的馈电网络仅用固定延迟线作为移相单元，通过将网络接入均匀圆形天线阵，并调整各信号源输出频率，即可产生目标拓扑荷数与目标指向的OAM电磁波。

Description

一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法
技术领域
本发明涉及OAM电磁波技术领域，具体涉及一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法。
背景技术
研究表明，电磁波除具有自旋角动量(Spin Angular Momentum，SAM)之外，还具有轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)，携带轨道角动量的电磁波称为OAM电磁波。OAM电磁波携带了轨道角动量特性，该特性为增加信息传输容量和提高频谱效率提供了一个新方向。不同OAM模式的OAM电磁波具有不同的相位结构，且各个模式相互正交，这意味着轨道角动量可以为电磁场提供旋转自由度，有利于新型多路复用应用。
相控阵天线通过移相器能够方便且迅速的改变天线阵列单元的辐射相位，从而快速改变波束状态，因此能够以较为高效的性能工作为告诉运动的载体上，并能够追踪定位高度运动目标以及多目标的检测。如果相控阵和OAM技术结合，会大幅度增加信息传输容量和提高频谱效率，并能实现OAM复用和空分复用结合，对下一代无线通信的理论和工程具有重要意义。然而，从目前技术来看，OAM与相控阵结合依然需要成本高昂的移相器。
随着对具有轨道角动量的电磁波研究，携带的新参数即为轨道角动量，该特性为增加信息传输容量和提高频谱效率提供了一个新方向。OAM电磁波在无线通信领域中并不能完全发挥OAM电磁波的作用，因此在这一领域中的研究仍需继续。目前较多的采用均匀圆形阵列产生OAM电磁波的技术，由于移相器作用于每一个天线单元上后会使得单个天线的成本和复杂性均较高，因此降低相控阵天线的成本也值得研究。目前基于均匀圆形阵列产生OAM电磁波的技术仍然存在以下问题：(1)相控阵中移相器的使用使得天线单元的成本增加；(2)天线阵元数较多时，移相器的使用同时会使得系统整体的复杂度较高。因此，如何有效控制系统的成本，确定合适的技术方案是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，包括以下步骤：
构建应用于均匀圆形天线阵的多频率源混频馈电网络；
所述多频率源混频馈电网络包括：
M路本振信号源、M路中频信号源、M根延时线、M个外差混频器、M个滤波器、以及均匀圆形天线阵中的M个天线单元；
所述M路本振信号源发出的本振信号分别通过固定长度的延迟线进行相位调控后，分别与M路中频信号源发出的中频信号一一对应的通过外差混频器进行混频，混频后的信号分别通过滤波器进行滤波后，送入均匀圆形天线阵中的各个天线单元；
基于多频率源混频馈电网络，根据不同拓扑荷数与波束指向需求，计算本振信号源和中频信号源对应输出频率值；
将多频率源混频馈电网络接入均匀圆形天线阵，并根据计算的输出频率值调整各本振信号源和中频信号源的输出频率，产生目标拓扑荷数与指向的OAM电磁波。
可选地，所述基于多频率源混频馈电网络，根据不同拓扑荷数与波束指向需求，计算本振信号源和中频信号源对应输出频率值，具体包括：
根据不同OAM拓扑荷数和波束指向角度，确定均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量；
根据均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量，确定均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位偏移；
根据固定长度的延迟线产生的相移和均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位偏移，确定各天线单元对应的本振信号源和中频信号源对应输出频率值；
根据本振信号源和中频信号源对应输出频率值，建立本振信号源和中频信号源对应输出频率矩阵；所述输出频率矩阵即为OAM拓扑荷数对应的天线单元连接的本振信号源和中频信号源对应输出频率值。
可选地，所述均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量具体为：
Figure BDA0003730972750000031
其中，m为均匀圆形天线阵的天线单元序号，M为均匀圆形天线阵的天线单元数量，
Figure BDA0003730972750000032
为拓扑荷数为1时相邻天线单元相位差，l为所需要产生的OAM拓扑荷数，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure BDA0003730972750000033
为波束方位角，S为天线单元需要的相位偏移。
可选地，所述均匀圆形天线阵各天线单元所需要的相位偏移的确定方式为：
Figure BDA0003730972750000034
其中，
Figure BDA0003730972750000035
为第m个天线单元需要的相位偏移，l为OAM拓扑荷数，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure BDA0003730972750000041
为波束方位角。
可选地，所述固定长度的延迟线产生的相移的计算方式为：
Figure BDA0003730972750000042
其中，
Figure BDA0003730972750000043
为延迟线产生的相移，l'为延迟线的长度，ω为通过延迟线信号角频率，ε为延迟线的介电常数，μ为延迟线的磁导率。
可选地，各天线单元对应的本振信号源输出频率的确定方式为：
Figure BDA0003730972750000044
其中，ωm为第m个天线单元对应的本振信号源输出频率，l'm为第m个天线单元对应的延迟线长度，l为OAM拓扑荷数，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure BDA0003730972750000045
为波束方位角。
可选地，各天线单元对应的中频信号源输出频率的确定方式为：
ωIF＝ωRF-ωm
其中，ωIF为中频信号源输出频率，ωRF为射频信号频率，ωm为第m个天线单元对应的本振信号源输出频率。
可选地，所述本振信号源的输出频率矩阵为：
Figure BDA0003730972750000046
其中，
Figure BDA0003730972750000051
为本振信号源的输出频率矩阵，
Figure BDA0003730972750000052
Figure BDA0003730972750000053
ω'为拓扑荷数为1时本振信号角频率，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure BDA0003730972750000054
为波束方位角，m为天线单元序号。
可选地，所述中频信号源的输出频率矩阵为：
Figure BDA0003730972750000055
其中，
Figure BDA0003730972750000056
为中频信号源的输出频率矩阵，ωRF为射频信号频率，
Figure BDA0003730972750000057
Figure BDA0003730972750000058
ω'为拓扑荷数为1时本振信号角频率，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure BDA0003730972750000059
为波束方位角，m为天线单元序号。
本发明具有以下有益效果：
(1)利用延迟线代替了传统均匀圆形天线阵中使用到的移相器，设计了一款无移相器的产生波束指向的OAM，通过改变施加在不同单元天线对应延迟线上的信号频率进而产生具有任意拓扑荷属与波束指向角度的OAM电磁波。
(2)无移相器相控阵系统减少了系统整体的成本代价，降低了系统整体的复杂度。对于在相控阵应用广泛的雷达定位，跟踪等方面具有实际意义。
附图说明
图1为本发明实施例中一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法流程示意图；
图2为本发明实施例中均匀圆形天线阵产生OAM电磁波的示意图；
图3为本发明实施例中无移相器产生波束转向OAM电磁波的系统结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本发明实施例提供了一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，包括以下步骤S1至S3：
S1、构建应用于均匀圆形天线阵的多频率源混频馈电网络；
所述多频率源混频馈电网络包括：
M路本振信号源、M路中频信号源、M根延时线、M个外差混频器、M个滤波器、以及均匀圆形天线阵中的M个天线单元；
所述M路本振信号源发出的本振信号分别通过固定长度的延迟线进行相位调控后，分别与M路中频信号源发出的中频信号一一对应的通过外差混频器进行混频，混频后的信号分别通过滤波器进行滤波后，送入均匀圆形天线阵中的各个天线单元；
S2、基于多频率源混频馈电网络，根据不同拓扑荷数与波束指向需求，计算本振信号源和中频信号源对应输出频率值；
S3、将多频率源混频馈电网络接入均匀圆形天线阵，并根据计算的输出频率值调整各本振信号源和中频信号源的输出频率，产生目标拓扑荷数与指向的OAM电磁波。
本发明首先对均匀圆形天线阵产生OAM电磁波的原理以及波束转向后仍可产生OAM电磁波的原理进行分析。
如图2所示，为均匀圆形天线阵产生OAM电磁波的原理图。均匀圆形天线阵的阵列因子可以表达为：
Figure BDA0003730972750000071
其中，
Figure BDA0003730972750000072
为均匀圆形天线阵的波束方向角度，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，
Figure BDA0003730972750000073
为施加在各单元天线上的相位，
Figure BDA0003730972750000074
αm为各个天线单元的相位关系，M为均匀圆形天线阵的阵元数。
当
Figure BDA0003730972750000075
时，阵列的方向图函数表示为：
Figure BDA0003730972750000076
其中，l为OAM的拓扑荷数，经过数学运算可得到最终的
Figure BDA0003730972750000077
为：
Figure BDA0003730972750000078
其中，Jl(kasinθ)为l阶贝塞尔函数。从上式可以看出方向图函数表达式中携带相位因子
Figure BDA0003730972750000079
因此可以确定均匀圆形天线阵可产生OAM电磁波。
然后，在此基础上，再施加波束指向控制因子。若预设指向角度为
Figure BDA00037309727500000710
则各天线单元的相位激励矢量为：
Figure BDA0003730972750000081
因此，若要产生拓扑荷数为l，且波束指向角度为
Figure BDA0003730972750000082
的OAM电磁波，相位激励矢量应为：
Figure BDA0003730972750000083
代入方向图函数得：
Figure BDA0003730972750000084
其中，
Figure BDA0003730972750000085
Figure BDA0003730972750000086
由此可见，在施加波束指向控制后方向图函数仍携带可以产生OAM电磁波的分量。
通过上述分析，本发明基于均匀圆形天线阵，将延迟线替代传统的移相器，构建应用于均匀圆形天线阵的多频率源混频馈电网络，如图3所示，包括：
M路本振信号源、M路中频信号源、M根延时线、M个外差混频器、M个滤波器、以及均匀圆形天线阵中的M个天线单元；
所述M路本振信号源发出的本振信号分别通过固定长度的延迟线进行相位调控后，分别与M路中频信号源发出的中频信号一一对应的通过外差混频器进行混频，混频后的信号分别通过滤波器进行滤波后，送入均匀圆形天线阵中的各个天线单元。由此达到对每个天线单元进行相位调控，又不改变其射频频率的目的。
本发明基于构建的一种无移相器产生波束转向OAM电磁波的系统，首先分析不加波束转向时施加在延迟线上的信号频率与产生的OAM拓扑荷数之间的关系。
设中频信号为：
Figure BDA0003730972750000091
其中，ωIF为中频信号的信号频率，
Figure BDA0003730972750000092
为0-360°的随机相位；
设本振信号为：
Figure BDA0003730972750000093
其中，ωLO为中频信号的信号频率，
Figure BDA0003730972750000094
为0-360°的随机相位；
将两者混频并滤波后的射频信号为：
Figure BDA0003730972750000095
当本振信号频率增加Δω，使中频信号的频率减少Δω：
Figure BDA0003730972750000096
Figure BDA0003730972750000097
令延迟线作用于本振信号源，本振信号会增加一个由延迟线产生的相移
Figure BDA0003730972750000098
此时的本振信号为：
Figure BDA0003730972750000099
延迟线的相移常数为：
Figure BDA00037309727500000910
其中，ω为延迟线的输入频率，ε为延迟线的介电常数，μ为延迟线的磁导率；
令延迟线长度为l'，对应产生的相移
Figure BDA00037309727500000911
为
Figure BDA0003730972750000101
则将本振信号变形为：
Figure BDA0003730972750000102
混频后的射频信号变形为：
Figure BDA0003730972750000103
假设中频信号和本振信号的信号源初始相位为0，则混频后的射频信号可以表示为：
Figure BDA0003730972750000104
为了获得OAM电磁波，第m个阵元需要的相位偏移为：
Figure BDA0003730972750000105
从而可以得到第m个天线单元对应的延迟线长度为
Figure BDA0003730972750000106
其中ωm为第m个天线单元对应延迟线的输入频率。
由上式可知，在延迟线长度固定时，不施加波束转向，通过改变施加在延迟线上本振信号的频率即可改变OAM拓扑荷数，并且对于拓扑荷数一定时，施加在每个单元天线对应延迟线上的信号频率都是一致的。
假定OAM拓扑荷数l＝1，所有本振信号源输出频率值都为ω'，代入延迟线长度计算式中求得
Figure BDA0003730972750000107
根据上式将每个阵元对应延迟线的长度确定，令为L'M＝(l'1,l'2,...,l'M)T，由于延迟线的长度成倍增加，因此可设
Figure BDA0003730972750000111
根据延迟线长度计算式可以得到：
Figure BDA0003730972750000112
结合以上两式可以得到：
ωm＝ω'l
从而可以得到本振信号源的频率矩阵为：
Figure BDA0003730972750000113
频率矩阵中的行和列分别对应拓扑荷数和阵元序号，矩阵的元素值为行对应拓扑荷属和列对应的单元天线连接的延迟线需要输入的频率值。
由频率矩阵中行之间的关系可以直观的看出当用基于延迟线的系统来产生OAM电磁波时，在延迟线长度确定的情况下，不考虑控制波束指向时，频率与拓扑荷数之间呈线性关系，当拓扑荷数一定时，不同阵元对应延迟线所需的输入信号的频率相同。因此只需要两路信号源,通过功分器分别输出八路本振信号和八路中频信号，可以通过改变阵元之间馈电相位差来产生不同的OAM模态。
在本发明的一个可选实施例中，本发明基于构建的一种无移相器产生波束转向OAM电磁波的系统，施加波束转向，根据设定产生的OAM拓扑荷数，计算本振信号源和中频信号源对应输出频率值，具体包括：
根据不同OAM拓扑荷数和波束指向角度，确定均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量；
根据均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量，确定均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位偏移；
根据固定长度的延迟线产生的相移和均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位偏移，确定各天线单元对应的本振信号源和中频信号源对应输出频率值；
根据本振信号源和中频信号源对应输出频率值，建立本振信号源和中频信号源对应输出频率矩阵；所述输出频率矩阵即为OAM拓扑荷数对应的天线单元连接的本振信号源和中频信号源对应输出频率值。
具体而言，本发明假设要使波束产生角度为
Figure BDA0003730972750000121
的偏转，第m个阵元需要的相位偏移为：
Figure BDA0003730972750000122
此时第m个阵元对应的本振信号源输出频率为：
Figure BDA0003730972750000123
设
Figure BDA0003730972750000124
l＝1，WM＝(ω1,ω2,...,ωM)T＝(ω',ω',...,ω')T，则延迟线的长度仍为L'M＝(l'1,l'2,...,l'M)T。
在任意的
Figure BDA0003730972750000125
的情况下，令
Figure BDA0003730972750000126
此时令
Figure BDA0003730972750000127
可以根据延迟线长度计算式得到频率表达式为：
Figure BDA0003730972750000128
再由延迟线长度计算式得到
Figure BDA0003730972750000131
令
Figure BDA0003730972750000132
则上式可以变形为：
Figure BDA0003730972750000133
从而可以建立本振信号源的频率矩阵为：
Figure BDA0003730972750000134
其中，
Figure BDA0003730972750000135
为本振信号源的频率矩阵，
Figure BDA0003730972750000136
Figure BDA0003730972750000137
ω'为，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，
Figure BDA0003730972750000138
为设定的波束指向角度，m为天线单元序号。
由频率矩阵可以看出，在加了波束指向控制之后，在同一拓扑荷属与波束指向角度下不同阵元对应延迟线所需的输入频率不再相同，因此不能再用一路信号源来提供所有输入。
若最终的射频信号频率为ωRF，则中频信号对应的ωIF的频率矩阵为：
Figure BDA0003730972750000139
可以看出，在加了波束指向控制之后，在同一拓扑荷属与波束指向角度下不同天线单元对应的中频信号的频率也不再相同。
综上所述，在不改变延迟线长度的情况下，系统需要2M路信号源，包括M路本振信号源和M路中频信号源。
本发明主要应用于雷达成像，定位与目标识别等方面。将传统相控阵中的移相器用固定延迟线替代，降低了整个相控阵系统的成本与复杂度。根据推导出的公式改变施加在不同单元天线对应延迟线上的频率，可以得到具有任意指向与任意拓扑荷数的OAM。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建应用于均匀圆形天线阵的多频率源混频馈电网络；
所述多频率源混频馈电网络包括：
M路本振信号源、M路中频信号源、M根延时线、M个外差混频器、M个滤波器、以及均匀圆形天线阵中的M个天线单元；
所述M路本振信号源发出的本振信号分别通过固定长度的延迟线进行相位调控后，分别与M路中频信号源发出的中频信号一一对应的通过外差混频器进行混频，混频后的信号分别通过滤波器进行滤波后，送入均匀圆形天线阵中的各个天线单元；
基于多频率源混频馈电网络，根据不同拓扑荷数与波束指向需求，计算本振信号源和中频信号源对应输出频率值；
将多频率源混频馈电网络接入均匀圆形天线阵，并根据计算的输出频率值调整各本振信号源和中频信号源的输出频率，产生目标拓扑荷数与指向的OAM电磁波。
2.根据权利要求1所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，所述基于多频率源混频馈电网络，根据不同拓扑荷数与波束指向需求，计算本振信号源和中频信号源对应输出频率值，具体包括：
根据不同OAM拓扑荷数和波束指向角度，确定均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量；
根据均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量，确定均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位偏移；
根据固定长度的延迟线产生的相移和均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位偏移，确定各天线单元对应的本振信号源和中频信号源对应输出频率值；
根据本振信号源和中频信号源对应输出频率值，建立本振信号源和中频信号源对应输出频率矩阵；所述输出频率矩阵即为OAM拓扑荷数对应的天线单元连接的本振信号源和中频信号源对应输出频率值。
3.根据权利要求2所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，所述均匀圆形天线阵各天线单元需要的相位激励矢量具体为：
Figure FDA0003730972740000021
其中，m为均匀圆形天线阵的天线单元序号，M为均匀圆形天线阵的天线单元数量，
Figure FDA0003730972740000022
为拓扑荷数为1时相邻天线单元相位差，l为所需要产生的OAM拓扑荷数，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure FDA0003730972740000023
为波束方位角，S为天线单元需要的相位偏移。
4.根据权利要求2所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，所述均匀圆形天线阵各天线单元所需要的相位偏移的确定方式为：
Figure FDA0003730972740000024
其中，
Figure FDA0003730972740000025
为第m个天线单元需要的相位偏移，l为OAM拓扑荷数，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure FDA0003730972740000026
为波束方位角。
5.根据权利要求2所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，所述固定长度的延迟线产生的相移的计算方式为：
Figure FDA0003730972740000031
其中，
Figure FDA0003730972740000032
为延迟线产生的相移，l'为延迟线的长度，ω为通过延迟线信号角频率，ε为延迟线的介电常数，μ为延迟线的磁导率。
6.根据权利要求2所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，各天线单元对应的本振信号源输出频率的确定方式为：
Figure FDA0003730972740000033
其中，ωm为第m个天线单元对应的本振信号源输出频率，l'm为第m个天线单元对应的延迟线长度，l为OAM拓扑荷数，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure FDA0003730972740000034
为波束方位角。
7.根据权利要求2所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，各天线单元对应的中频信号源输出频率的确定方式为：
ωIF＝ωRF-ωm
其中，ωIF为中频信号源输出频率，ωRF为射频信号频率，ωm为第m个天线单元对应的本振信号源输出频率。
8.根据权利要求2所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，所述本振信号源的输出频率矩阵为：
Figure FDA0003730972740000035
其中，
Figure FDA0003730972740000041
为本振信号源的输出频率矩阵，
Figure FDA0003730972740000042
Figure FDA0003730972740000043
ω'为拓扑荷数为1时本振信号角频率，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure FDA0003730972740000044
为波束方位角，m为天线单元序号。
9.根据权利要求2所述的一种无移相器产生可相控OAM电磁波的方法，其特征在于，所述中频信号源的输出频率矩阵为：
Figure FDA0003730972740000045
其中，
Figure FDA0003730972740000046
为中频信号源的输出频率矩阵，ωRF为射频信号频率，
Figure FDA0003730972740000047
Figure FDA0003730972740000048
ω'为拓扑荷数为1时本振信号角频率，M为均匀圆形天线阵中天线单元数量，k为射频信号的波数，a为均匀圆形天线阵的阵列半径，θ0为波束俯仰角，
Figure FDA0003730972740000049
为波束方位角，m为天线单元序号。
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