WO2019237249A1 - 一种实现 oam 模式可重构的双臂螺旋天线 - Google Patents

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dual
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helical antenna
line
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沈飞
郭忠义
郭凯
周红平
周清峰
牟江南
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东莞理工学院
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    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
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    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands

Definitions

  • the present invention relates to antennas, and in particular, to a dual-arm helical antenna that implements a reconfigurable OAM mode.
  • Electromagnetic radiation can carry both linear and angular momentum.
  • angular momentum spin angular momentum (SAM) and orbital angular momentum (OAM).
  • SAM spin angular momentum
  • OAM orbital angular momentum
  • SAM spin angular momentum
  • OAM orbital angular momentum
  • OAM was discovered by Allen et al. In 1992, and The article "Orbital angular momentum of light and transformation of Laguerre Gaussian Laser modes" published in Physical Review A Atomic Molecular)) 45 issue 11 points out that theoretically OAM has infinitely many states and is orthogonal to each other. Therefore, Orbital angular momentum can be used as a new dimension of reuse after time, space, pattern, and frequency, which is of great significance for expanding the capacity of communication systems.
  • its application in the radio frequency has become a hot spot. Therefore, the generation of vortex electromagnetic waves with different orbital angular momentum in the radio frequency band has become the key to building an OAM multiplexing system.
  • the present invention provides a two-arm helical antenna that can be reconstructed in an OAM mode, and can generate vortex electromagnetic waves with different orbital angular momentum with a single structure.
  • the present invention provides a reconfigurable dual-arm helical antenna that implements an OAM mode, including a ground plate and a cylindrical cavity provided on the ground plate, and a dielectric substrate is provided on the ground plate, and the medium
  • the substrate is provided with a feeding network and a two-armed spiral structure, the bottom of the two-armed spiral structure is connected to the feeding network, the feeding network is connected with a coaxial power supply, and the top of the two-armed spiral structure is connected
  • There is a loading ring and the dielectric substrate, the feeding network, the coaxial feeding, and the dual-arm spiral structure are all located within the cylindrical cavity.
  • the radius of the cylindrical cavity is equal to the radius of the dielectric substrate, and the height hi of the cylindrical cavity is 0.412X.
  • X. Free-space wavelength is the ratio of the speed of light to the operating frequency of the antenna
  • the outer diameter r2 of the loading ring is 0.2835X.
  • the inner diameter rl is 0.103 into 0
  • the two-arm spiral structure rises clockwise.
  • the feeding network is etched on an upper portion of the dielectric substrate.
  • the feeding network includes a T-shaped microstrip line and an arc-shaped microstrip line located at both ends of a horizontal line of the T-shaped microstrip line, and two of the arc-shaped microstrip lines Respectively connected to the two-arm spiral structure, and vertical lines of the T-shaped microstrip line are connected to the coaxial feed.
  • a vertical line of the T-shaped microstrip line is a first microstrip line
  • a horizontal line of the T-shaped microstrip line is a second microstrip line and a fourth microstrip line, respectively.
  • the third microstrip line and the fifth microstrip line are in a straight line end-to-end connection
  • the fourth microstrip line and the third microstrip line are symmetrically arranged
  • the second microstrip line and the fifth microstrip line are in phase symmetry. Symmetrical setting.
  • the two arc-shaped microstrip lines are a sixth microstrip line and a seventh microstrip line, respectively, and the sixth microstrip line and the seventh microstrip line are arranged symmetrically.
  • the power feeding network is a power feeding network in which a one-to-two power divider realizes equal-amplitude inversion.
  • the loading ring is a ring copper sheet, and the ring copper sheet is located at a distance of 0.5 mm from the vertex of the two-arm spiral structure.
  • a single structure can be used to generate vortex electromagnetic waves with different orbital angular momentum.
  • FIG. 1 is a structural diagram of a two-arm helical antenna capable of reconfiguring an OAM mode according to the present invention.
  • FIG. 2 is a structural diagram of a feeding network in a dual-arm helical antenna capable of reconfiguring O AM mode according to the present invention.
  • FIG. 3 is a simulation diagram of reflection coefficients of a dual-arm helical antenna that can be reconstructed in the O AM mode according to the present invention.
  • FIG. 4 is an E-plane radiation pattern corresponding to different frequency points.
  • FIG. 8 is a top view of a two-arm helical antenna that can be reconstructed in the O AM mode according to the present invention.
  • a dual-arm spiral antenna capable of reconfiguring in O AM mode includes a ground plate 1, a coaxial feed 2 of 50Q, a dielectric substrate 3, a feeding network 4 located above the dielectric substrate 3, and a dual-arm spiral that rises clockwise. Structure 5, the feeding network 4 is connected to the coaxial feed 2, the double-arm spiral structure 5, and a loading ring 6 is provided at a distance of 0.5 mm from the apex of the double-arm spiral structure 5, for reducing the height of the spiral structure.
  • the ring 6 can absorb the reflected waves at the ends of the two-armed spiral structure 5 to ensure that while the height of the two-armed spiral structure 5 is reduced, a traveling wave current still exists on the two-armed spiral structure 5. Cylindrical cavity 7 for reduction Small backspoke
  • the radius r4 of the ground plate is 0.515 ⁇ Q
  • the material of the dielectric substrate 3 is FR4
  • the feeding network 4 is etched on the upper part of the dielectric S plate 3.
  • the detailed structure of the feeding network 4 is shown in FIG. 2, and the feeding network 4 Comprising a T-shaped microstrip line and an arc-shaped microstrip line located at both ends of a transverse line of the T-shaped microstrip line; two of the arc-shaped microstrip lines are respectively connected with the two-arm spiral structure, and the T-shaped microstrip line
  • the vertical line of the strip line is connected to the coaxial feed
  • the vertical line of the T-shaped microstrip line is a first microstrip line wl
  • the horizontal lines of the T-shaped microstrip line are respectively a second microstrip line w2
  • the fourth microstrip line W4 , the third microstrip line w3, and the fifth microstrip line w5 are formed by a straight end to end connection, and
  • the second microstrip line w2, the fifth microstrip line w5 are arranged symmetrically, and the two arc-shaped microstrip lines are a sixth microstrip line w6 and a seventh microstrip line w7, respectively, and the sixth microstrip line w6 It is arranged symmetrically with the seventh microstrip line w7, where the width of the first microstrip line wl, the second microstrip line w2, and the fifth microstrip line w5 is 0.029 and Q
  • the width corresponds to a 50Q impedance value.
  • the first microstrip line wl is connected to the coaxial feed 2. Then the left and right sides are divided into two: a third microstrip line w3 and a fourth microstrip line w4.
  • the width 112 is 0.013 in. 0
  • the width corresponds to the impedance value of 70.7Q, and the total length length2 is 0.5? ⁇ , And the left and right sides are 0.25, respectively, which plays the role of impedance transformation, and then the lengths ⁇ are respectively connected to: ⁇ .
  • the fifth microstrip line w5 and the second microstrip line w2 with a length length of 0.236X Q.
  • the two ports pass through a partially annular sixth microstrip line w6 and a partially annular seventh microstrip line w7.
  • the two arms of the structure 5 are connected, and the inner diameter r6 of the sixth microstrip line w6 and the seventh microstrip line w7 is 0.273X.
  • the outer diameter r5 is 0.325X.
  • the feeding network 4 can output currents with the same amplitude and opposite phases as the input of the double-arm spiral structure 5.
  • the number n of clockwise ascending turns of two symmetrically placed spiral arms is 1, and the height lifted by one rise pitch_hS0.142 enters 0, and on the basis of this, the present invention is 0.5 mm from the end of the spiral arm 5 of the two-arm spiral structure
  • a loading ring 6 is loaded.
  • the loading ring 6 is preferably a ring patch or a ring copper sheet. While reducing the height of the spiral structure 5 of the two arms, the traveling wave current distribution is still guaranteed on the arm.
  • the loading ring 6 is loaded.
  • the outer diameter r2 is 0.2835 mm and the inner diameter rl is O.
  • HBX h HBX h
  • Step 2 Modeling simulation in the simulation software HFSS (High Frequency Structure Simulator), the simulated reflection coefficient diagram is shown in Figure 3, and from Figure 3 it can be seen that the antenna of the present invention works at multiple frequency points 0. 76GHz, 1.55GHz, 2.28GHz, 2.42GHz, 2.95GHz, etc., the reflection coefficients at these resonance frequency points are all Less than -lOdB can ensure better radiation effect.
  • the perimeter of the spiral antenna can be calculated to be 61.1mm. When the antenna operates at 0.76GHz, its wavelength is about 394mm, which is greater than the wavelength of the spiral antenna.
  • the current walking along the spiral arm can be regarded as approximately constant. And the electric field on the spiral coupling to the ring patch is in TM flourishmode.
  • Figure 4 is the E-plane radiation pattern of the antenna of the present invention at different frequency points. The dotted line in Figure 4 shows the maximum radiation direction when the antenna works at 0.76GHz. Is the z-axis direction, and the maximum gain is 4dB, and the gain gradually decreases in other directions.
  • the antenna When the antenna is operated at 1.55GHz, its corresponding wavelength is 194mm, which is about half of the perimeter of the spiral.
  • the long dashed line in Figure 4 shows that the antenna's radiation is at z There is a minimum value in the axial direction.
  • Phase characteristics of vortex electromagnetic waves When the antenna works at 2.95GHz, its corresponding wavelength is 101 mm, which is about one-third of the perimeter of the spiral. At this time, the electric field coupled to the ring patch is in TM 31 mode, so it works at 2.95GHz.
  • Figure 7 shows the phase of the y component of the electric field radiated by the antenna at this frequency.
  • the present invention provides a two-arm helical antenna capable of reconfiguring OAM mode, which Compared with the orbital angular motion I vortex electromagnetic wave antenna, the present invention can generate vortex electromagnetic waves with different OA4 modes by using a single two-arm helical antenna.
  • the vortex electromagnetic waves of different modes work at different frequency points.
  • only one feeding port is needed to realize equal-amplitude and anti-phase input for the two spiral arms, which is convenient to operate and practical.
  • the present invention provides a two-arm helical antenna capable of reconfiguring OAM mode.
  • a single structure can generate vortex electromagnetic waves with different orbital angular momentum at different frequency points to overcome a structure that can only generate a single
  • the mode has the defects of vortex electromagnetic waves with orbital angular momentum.
  • the antenna of the present invention uses a feeding network to overcome the disadvantages of the complex feeding structure and reduce the cost.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明提供了一种实现 OAM 模式可重构的双臂螺旋天线，包括接地板和设置在所述接地板上的柱形腔，所述接地板上设有介质基板，所述介质基板上设有馈电网络和双臂螺旋结构，所述双臂螺旋结构的底部与所述馈电网络连接，所述馈电网络连接有同轴馈电，所述双臂螺旋结构的顶部连接有加载圆环，所述介质基板、馈电网络、同轴馈电、双臂螺旋结构均位于所述柱形腔之内。本发明的有益效果是: 可以用单一结构产生具有不同轨道角动量的涡旋电磁波。

Description

一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线 技术领域
[0001] 本发明涉及天线， 尤其涉及一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线。
背景技术
[0002] 电磁福射可以同时携带线动量和角动量， 角动量有两种： 自旋角动量 (SAM) 和轨道角动量 (OAM) ， 而 OAM是于 1992年被 Allen等人发现， 并在发布于 《Ph ysical Review A Atomic Molecular )) 45期 11刊上的“Orbital angular momentum of light and transformation of Laguerre Gaussian Laser modes”一文中指出理论上 OAM 具有无限多个状态， 且相互正交， 因此， 轨道角动量可以作为继时间、 空间、 码型、 频率之后又一个新的复用维度， 这对扩大通信系统的容量具有重大的意 义。 近年来其在射频的应用开始成为热点， 因此在射频段产生具有不同轨道角 动量的渦旋电磁波成为构建 OAM复用系统的关键。
[0003] 20(X7年发表于 《Physical Review Letters》 99期第八刊上的“Utilization of photon orbital angular momentum in the low-frequency radio domain”一文中首先指出了可 采用相控阵天线来产生渦旋电磁波， 但是阵列天线体积庞大， 馈电结构复杂且 单元的损耗较高， 并且只可以生成单一模式的渦旋电磁波； 2016年发表于 《let Microwaves Antennas & Propagation》 10期 13刊上的“Horn antennas for generating radio waves bearing orbital angular momentum by using spiral phase plate”一文米用 在喇叭结构里面嵌入一个螺旋相位板来生成具有轨道角动量的渦旋电磁波， 通 过调节螺旋相位板上升的高度来实现具有不同轨道角动量渦旋电磁波的产生， 但是该种操作较为繁琐， 且螺旋相位板不易制作， 很难实现其表面可以保持光 滑上升。 因此对于 OAM通信系统的复用来说， 如果能找到一种可以用单一结构 产生具有不同轨道角动量的渦旋电磁波将具有非常重要的意义。
发明概述
技术问题
问题的解决方案 技术解决 :5案
[0004] 为了解扶现有技术中的问题， 本发明提供了一种实现 OAM模式可重构的双臂 螺旋天线，可以用单一结构产生具有不同轨道角动量的渦旋电磁波。
[0005] 本发明提供了一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 包括接地板和设置 在所述接地板上的柱形腔， 所述接地板上设有介质基板， 所述介质基板上设有 馈电网络和双臂螺旋结构， 所述双臂螺旋结构的底部与所述馈电网络连接， 所 述馈电网络连接有同轴馈电， 所述双臂螺旋结构的顶部连接有加载圆环， 所述 介质基板、 馈电网络、 同轴馈电、 双臂螺旋结构均位于所述柱形腔之内。
[0006] 作为本发明的进一步改进， 所述柱形腔的半径等于所述介质基板的半径， 所述 柱形腔的高度 hi为 0.412X。， X。为自由空间波长： 是光速与天线工作频率的比值
[0007] 作为本发明的进一步改进， 所述加载圆环的外径 r2为 0.2835X。， 内径 rl为 0.103入 0
[0008] 作为本发明的进一步改进， 所述双臂螺旋结构呈顺时针上升。
[0009] 作为本发明的进一步改进， 所述馈电网络刻蚀在所述介质基板的上部。
[0010] 作为本发明的进一步改进， 所述馈电网络包括 T形微带线和位于所述 T形微带线 的横线两端的弧形微带线， 两个所述弧形微带线分别与所述双臂螺旋结构连接 ， 所述 T形微带线的竖线与所述同轴馈电连接。
[0011] 作为本发明的进一步改进， 所述 T形微带线的竖线为第一微带线， 所述 T形微带 线的横线分别由第二微带线、 第四微带线、 第三微带线、 第五微带线呈直线首 尾对接而成， 所述第四微带线、 第三微带线相对称设置， 所述第二微带线、 第 五微带线相对称设置。
[0012] 作为本发明的进一步改进， 两个所述弧形微带线分别为第六微带线和第七微带 线， 所述第六微带线和第七微带线相对称设置。
[0013] 作为本发明的进一步改进， 所述馈电网络为一分二功分器实现等幅反相的馈电 网络。
[0014] 作为本发明的进一步改进， 所述加载圆环为圆环铜片， 所述圆环铜片位于距离 所述双臂螺旋结构的顶点的 0.5mm处。 发明的有益效果
有益效果
[0015] 本发明的有益效果是： 可以用单一结构产生具有不同轨道角动量的渦旋电磁波 对附图的简要说明
附图说明
[0016] 图 1是本发明一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线的结构图。
[0017] 图 2是本发明一种实现 O AM模式可重构的双臂螺旋天线中馈电网络的结构图。
[0018] 图 3是本发明一种实现 O AM模式可重构的双臂螺旋天线的反射系数仿真图。
[0019] 图 4是不同频点对应的 E面辐射方向图。
[0020] 图 5是本发明一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线产生拓扑荷数 1= 0的相 位变化结果仿真。
[0021] 图 6是本发明一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线产生拓扑荷数 1= 1的相 位变化结果仿真。
[0022] 图 7是本发明一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线产生拓扑荷数 1= 2的相 位变化结果仿真。
[0023] 图 8是本发明一种实现 O AM模式可重构的双臂螺旋天线的俯视图。
发明实施例
本发明的实施方式
[0024] 下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
[0025] 如图 1至图 8所示，
一种实现 O AM模式可重构的双臂螺旋天线， 包括接地板 1， 50Q的同轴馈电 2， 介质基板 3 , 位于介质基板 3上面的馈电网络 4以及顺时针上升的双臂螺旋结构 5 ， 馈电网络 4分别与同轴馈电 2、 双臂螺旋结构 5连接， 在距离双臂螺旋结构 5的 顶点 0.5mm处有一个加载圆环 6， 用于降低螺旋结构的高度， 加载圆环 6可以吸收 双臂螺旋结构 5末端的反射波， 保证在降低双臂螺旋结构 5的高度的同时， 双臂 螺旋结构 5上仍具有行波电流， 在双臂螺旋结构 5的外部有一个柱形腔 7 , 用于减 小背部辐 |。 接地板的半径 r4为 0.515X Q， 介质基板 3的材料为 FR4， 馈电网络 4刻 蚀在介质 S板 3上部， 详细的馈电网络 4结构如图 2所示， 所述馈电网络 4包括 T形 微带线和位于所述 T形微带线的横线两端的弧形微带线， 两个所述弧形微带线分 别与所述双臂螺旋结构连接， 所述 T形微带线的竖线与所述同轴馈电连接， 所述 T形微带线的竖线为第一微带线 wl， 所述 T形微带线的横线分别由第二微带线 w2 、 第四微带线 W4、 第三微带线 w3、 第五微带线 w5呈直线首尾对接而成， 所述第 四微带线 w4、 第三微带线 w3相对称设置， 所述第二微带线 w2、 第五微带线 w5相 对称设置， 两个所述弧形微带线分别为第六微带线 w6和第七微带线 w7 , 所述第 六微带线 w6和第七微带线 w7相对称设置， 其中第一微带线 wl， 第二微带线 w2和 第五微带线 w5的宽度 widthl为 0.029入 Q
， 该宽度对应着 50Q阻抗值， 第一微带线 wl连接同轴馈电 2， 然后左右两侧一分 为二为第三微带线 w3和第四微带线 w4， 宽度 112为0.013入0
， 该宽度对应着 70.7Q的阻抗值， 总长度 length2为 0.5?^， 左右两侧各 0.25 ， 起 到阻抗变换的作用， 然后分别连接长度^ 为 :^入。
的第五微带线 w5和长度 lengthl为 0.236X Q的第二微带线 w2， 最终两端口通过部分 环形的第六微带线 w6和部分环形的第七微带线 w7分别与双臂螺旋结构 5的两臂连 接， 第六微带线 w6和第七微带线 w7内径 r6为 0.273X。， 外径 r5为 0.325X。， 该馈电 网络 4可以输出幅度相同、 相位相反的电流， 作为双臂螺旋结构 5的输入。 两对 称放置的螺旋臂顺时针上升的圈数 n为 1， 上升一圈所抬升的高度 pitch_hS0.142入 0, 在此基础上， 本发明在双臂螺旋结构 5的距离螺旋臂终端 0.5mm处加载了一个 加载圆环 6 , 加载圆环 6优选为圆环贴片或者圆环铜片， 在降低双臂螺旋结构 5高 度的同时， 仍保证其臂上为行波电流分布， 加载圆环 6的外径 r2为 0.2835?^、 内 径 rl为 O. HBX h 最后， 为了减小本发明天线的背部辐射， 在本发明结构的外部 添加了一个与接地板 1半径相同， 底部与接地板 1相连接的柱形腔 7， 该柱形腔 7 的高度 hi为 0.412入 0。
[0026] 步骤 2: 在仿真软件 HFSS (High Frequency Structure Simulator) 中进行建模仿 真， 仿真的反射系数图如图 3所示， 从图 3可以看出本发明天线工作在多个频点 0. 76GHz， 1.55GHz, 2.28GHz, 2.42GHz和 2.95GHz等， 在这几个谐振频点反射系数均 小于 -lOdB 从而可以保证比较好的辐射效果。 通过上述数据可以计算出螺旋天 线的周长 61.1mm， 当天线工作在 0.76GHz的时候， 其波长约为 394mm， 大于 螺旋天线的波长， 沿着螺旋臂行走的电流可以近似看成是不变的， 并且该螺旋 耦合到圆环贴片上的电场为 TM„模式， 工作在 TM _模式圆环贴片可以产生拓扑 荷数 /=n-l阶的渦旋电磁波， 因此工作在 0.76GHz的天线可以产生拓扑荷数 /=0的 渦旋电磁波。 图 4为本发明天线在不同频点下对应的 E面辐射方向图， 图 4中的点 虚线可以看出当天线工作在 0.76GHz的时候最大辐射方向为 z轴方向， 且最大增 益为 4dB， 在其他方向增益逐渐降低。 图 5所示为在该频点天线所辐射出的电场 的 y分量的相位， 在 theta从 0到 360度变化范围内， 相位几乎可以保持在 138度左右 ， 符合拓扑荷数 /=0的渦旋电磁波的相位特点。 当天线工作在 1.55GHz的时候， 其对应的波长为 194mm， 约为螺旋周长的一半， 此时耦合到圆环贴片上的电场 为 TM 21模式， 因此工作在 1.55GHz的天线可以产生拓扑荷数 /= 1的渦旋电磁波， 图 4中的长虚线可以看出天线的辐射在 z轴方向存在最小值， 随着 theta的增加增益 开始增加， 最大增益出现在 theta=28deg和 theta=-28deg附近， theta再增加增益开 始出现下降趋势， 最大增益为 2.7dB， 即在辐射中心存在强度零点； 图 6所示为在 该频点天线所辐射出的电场的 y分量的相位， 在 theta从 0到 360度变化范围内， 相 位变化了
Figure imgf000007_0001
符合拓扑荷数 /=
1的渦旋电磁波的相位特点。 当天线工作在 2.95GHz的时候， 其对应的波长为 101 mm, 约为螺旋周长的三分之一， 此时耦合到圆环贴片上的电场为 TM 31模式， 因 此工作在 2.95GHz的天线可以产生拓扑荷数 /=2的渦旋电磁波， 图 4中的实线可以 看出天线的辐射在 z轴方向存在最小值， 随着 theta的增加增益开始增加， 最大增 益出现在 theta=33deg和 theta=-33deg附近， theta再增加增益开始出现下降趋势， 最大增益为 4.2dB， 即在辐射中心存在强度零点； 图 7所示为在该频点天线所辐射 出的电场的 y分量的相位， 在 theta从 0到 360度变化范围内， 相位变化了 4兀， 符合 拓扑荷数 /=2的渦旋电磁波的相位特点。 图 4的双点虚线和短虚线分别代表工作 在 2.28GHz和 2.42GHz时的 E面辐射方向图， 在 z轴方向均存在增益零点。 这两频 点表示拓扑荷数从 /=1向 /=2过渡。
[0027] 本发明提供的一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 与现有的产生具有 轨道角动 I渦旋电磁波的天线相比， 本发明利用单个双臂螺旋天线可以产生具 有不同 OA4模式的渦旋电磁波， 其中不同模式的渦旋电磁波工作在不同的频点 ， 同时还设计了一个馈电网络， 仅需一个馈电端口就可以对两个螺旋臂实现等 幅反相的输入， 方便操作， 实用简单。
[0028] 本发明提供的一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 通过单一结构可在 不同的频点生成具有不同轨道角动量的渦旋电磁波， 以克服一种结构只能产生 单一模式的具有轨道角动量的渦旋电磁波的缺陷， 同时本发明天线采用馈电网 络， 以此来克服馈电结构复杂的缺点以及降低成本。
[0029] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认 定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

权利要求书
Figure imgf000009_0001
一种实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征在于： 包括接地 板和设置在所述接地板上的柱形腔， 所述接地板上设有介质基板， 所 述介质基板上设有馈电网络和双臂螺旋结构， 所述双臂螺旋结构的底 部与所述馈电网络连接， 所述馈电网络连接有同轴馈电， 所述双臂螺 旋结构的顶部连接有加载圆环， 所述介质基板、 馈电网络、 同轴馈电 、 双臂螺旋结构均位于所述柱形腔之内。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述柱形腔的半径等于所述介质基板的半径， 所述柱形腔的高 度 hi为 0.412X0, X0为自由空间波长： 是光速与天线工作频率的比值
[权利要求 3] 根据权利要求 2所述的实现 O AM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述加载圆环的外径 r2为 0.2835X0， 内径 rl为 0.103入 0。
[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述双臂螺旋结构呈顺时针上升。
[权利要求 5] 根据权利要求 1所述的实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述馈电网络刻蚀在所述介质基板的上部。
[权利要求 6] 根据权利要求 1所述的实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述馈电网络包括 T形微带线和位于所述 T形微带线的横线两 端的弧形微带线， 两个所述弧形微带线分别与所述双臂螺旋结构连接 ， 所述 T形微带线的竖线与所述同轴馈电连接。
[权利要求 7] 根据权利要求 6所述的实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述 T形微带线的竖线为第一微带线， 所述 T形微带线的横线 分别由第二微带线、 第四微带线、 第三微带线、 第五微带线呈直线首 尾对接而成， 所述第四微带线、 第三微带线相对称设置， 所述第二微 带线、 第五微带线相对称设置。
[权利要求 8] 根据权利要求 7所述的实现 O AM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 两个所述弧形微带线分别为第六微带线和第七微带线， 所述第 六微带线和第七微带线相对称设置。
[权利要求 9] 根据权利要求 1所述的实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述馈电网络为一分二功分器实现等幅反相的馈电网络。
[权利要求 10] 根据权利要求 1所述的实现 OAM模式可重构的双臂螺旋天线， 其特征 在于： 所述加载圆环为圆环铜片， 所述圆环铜片位于距离所述双臂螺 旋结构的顶点的 0.5mm处。
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