漏波微带环轨道角动量天线制造技术

本发明专利技术提供一种漏波微带环轨道角动量天线,其包括介质基板、分设于所述介质基板上下表面的微带线和接地面，所述微带线包括间隔且同心设置的多条环形微带线，所述多条环形微带线均设有开口以在开口处形成每条环形微带线的始端和终端，其中，所述始端连接有用于与馈电网络连接的同轴馈线，所述终端连接有匹配负载。在微带线上设置开口，微带线的开口端接匹配负载，使天线产生环形行波，以辐射OAM，通过在介质基板1上设置至少两条同心的微带线，使该天线集成至少两个独立的微带辐射单元，实现在同一工作频率下的多OAM模辐射单元的集成，使天线更具有实用价值。

【技术实现步骤摘要】
漏波微带环轨道角动量天线
本专利技术涉及天线领域，尤其涉及一种漏波微带环轨道角动量天线。
技术介绍
为缓解频谱资源日益紧缺与无线业务需求日益增长之间的矛盾，学界已在各方面进行了广泛而深入的研究。近年来，轨道角动量(OrbitalAngularMomentum,OAM)由于其极大扩展频谱资源的可观前景，引起了学界的广泛关注。携带OAM的电磁波，其等相位面将不再是传统的平面或球面，而是呈涡旋状；不同模式的OAM波，其等相位面的涡旋形态也不同。同一频率的多个载波，只要其OAM模式不同，就是互相正交的，就能提供多个独立信道。当这些独立信道用于单路数据的并行传输时，就能在较窄频带上实现极高的传输速率；当这些独立信道分配给不同用户时，OAM相当于提供了除时分复用、频分复用和码分复用外的全新复用方式——“OAM模分复用”，从而极大地扩展频谱效率，各种形式的OAM天线也被相继提出。目前的主流OAM天线可分为均匀圆形阵列、螺旋相位板和电磁超表面3类,但大都因在小型化和多模复用上存在困难而在实际应用中受到限制。同时，以上天线虽能在不同频点产生不同模态的OAM，但无法在同一频点辐射多模OAM。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种具有在同一频点辐射多模的漏波微带环轨道角动量天线。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种漏波微带环轨道角动量天线，包括介质基板、分设于所述介质基板上下表面的微带线和接地面，所述微带线包括间隔且同心设置的多条环形微带线，所述多条环形微带线均设有开口以在开口处形成每条环形微带线的始端和终端，其中，所述始端连接有用于与馈电网络连接的同轴馈线，所述终端连接有匹配负载。进一步设置：所述多条环形微带线的开口位于沿圆环半径延伸的直线上。进一步设置：还包括覆盖于所述微带线上的加载介质板。进一步设置：所述环形微带线设置两条，分别为内圈微带线和外圈微带线。进一步设置：所述内圈微带线的周长为1.875λ-2.125λ,所述外圈微带线的周长为2.875λ-3.125λ，λ为微带线的行波波长。进一步设置：所述内圈微带线的周长为2λ，所述外圈微带线的周长为3λ。进一步设置：所述介质基板上设有金属过孔，所述微带线的两端分别经金属过孔与设于介质基板下表面的所述同轴馈线和匹配负载连接。进一步设置：所述接地面由从介质基板下方与介质基板固定的金属底板限定而成。相比现有技术，本专利技术的方案具有以下优点：1.本专利技术的漏波微带环轨道角动量天线中，运用微带天线，采用在为微带线的终端接匹配负载，以使天线产生环形行波，进而辐射OAM，同时在微带线上设置开口，形成漏波天线，以此本专利技术设计了一种非谐振式的OAM天线，得到了较宽的阻抗带宽，具有结构简单、易加工、低剖面、易共形、高低面具有扫描特性、便于与有源器件集成的优点。同时，相比于腔体结构，传输线结构尺寸紧凑、加工方便、设计简单。通过在介质基板1上设置两条间隔且同心设置的环形微带线，使得该天线集成了两个独立的微带辐射单元，以实现在同一工作频率下的多OAM模辐射单元的集成，同时采用参数优化和介质加载的方法，有效提高了天线的辐射效率和增益峰值，使天线更具有实用价值。2.本专利技术的漏波微带环轨道角动量天线中，内圈微带线和外圈微带线的开口位于沿同一圆环半径延伸的直线上，以便于生产加工。3.本专利技术的漏波微带环轨道角动量天线中，在微带线上覆盖介质加载板，通过在天线中运用介质加载技术，可提高天线的增益，获取更高的输出功率，得到不同辐射方向收敛的效果。在不影响所辐射OAM的涡旋相位等物理性质的基础上，介质加载板将提升天线的辐射效率和增益。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术的漏波微带环轨道角动量天线的结构示意图；图2为本专利技术的漏波微带环轨道角动量天线的示意微带线结构的示意图；图3为本专利技术的漏波微带环轨道角动量天线的两种OAM模式的涡旋相位和3D辐射示意图；图4为本专利技术漏波微带环轨道角动量天线的轴比曲线和散射参数曲线图。图中，1、介质基板；2、微带线；21、内圈微带线；22、外圈微带线；3、接地面；4、匹配负载；5、同轴馈线；6、加载介质板。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本专利技术涉及一种漏波微带环轨道角动量天线，实现了较宽的阻抗带宽，同时，结构尺寸紧凑、加工方便，可实现同一工作频率下多OAM模辐射单元的集成。参见图1和图2，所述漏波微带环轨道角动量天线包括介质基板1、分设于介质基板1上下表面的多条微带线2和接地面3，所述多条微带线2为多条间隔且同心设置的环形微带线，并且在多条环形微带线上均设置有开口以形成每条环形微带线的始端和终端。其中，每条所述环形微带线的的始端连接有用于与馈电网络连接的同轴馈线5，所述环形微带线的终端连接有匹配负载4。通过在所述介质基板1上开设金属过孔(未标示，下同)，所述环形微带线的两端分别经过金属过孔与设于介质基板1下表面的所述同轴馈线5和匹配负载4连接。所述微带线2的终端接入匹配负载4，以消除反射波，使得馈入的电磁场呈行波状态分布。多条环形微带线的开口可错位设置，但为了加工方便，本实施例中将多条环形微带线的开口设置于位于沿同一圆环半径延伸的直线上。更进一步的，所述环形微带线设置有两条，分别为内圈微带线21和外圈微带线22，其中，所述内圈微带线21的周长为2λ，所述外圈微带线22的周长为3λ，λ为微带线2上的行波波长。但是仿真实践中，受到环境及微带线上产生高次模等因素的影响，内圈微带线21及外圈微带线22之间难以准确达到2λ和3λ，故通过优化设计，可将内圈微带线21的周长确定为所述外圈微带线22的周长确定为其中，λ0为真空中波长，ε为介质材料的相对介电常数。因此，由于环境因素及实际工程实践加工等方面的影响，所述内圈微带线21和外圈微带线22的周长可允许存在误差，一般而言波动不超过0.125λ，即所述内圈微带线21的周长范围为1.875-2.125λ，所述外圈微带线22的周长范围为2.875-3.125λ，λ为微带线2上的行波波长。此外，设置于介质基板1下表面的接地面3由介质基板1下方与介质基板1固定的金属底板限定而成。通过在介质基板1的下表面设置金属底板作为天线的接地面3，以用于反射电磁波，提高天线的增益。所述漏波微带换轨道角动量天线还包括覆盖于微带线2上的加载介质板6，通过在天线中运用介质加载技术，可提高天线的增益，获取更高的输出功率，得到不同辐射方向收敛的效果。在不影响所辐射OAM的涡旋相位等物理性质的基础上，介质加载板将提升天线的辐射效率和增益。此外，还可通过参数优化以提高天线的辐射效率，经优化设计，在本实施例中，可确定图1、图2中的各参数，尺寸如下表：(单位：mm)参数项LH1H2R1R2WWSdRL数值60446.4611.44.12150Ω其中，RL为与微带线2端口所接的同轴馈线5的特性阻抗。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种漏波微带环轨道角动量天线，其特征是：包括介质基板、分设于所述介质基板上下表面的微带线和接地面，所述微带线包括间隔且同心设置的多条环形微带线，所述多条环形微带线均设有开口以在开口处形成每条环形微带线的始端和终端，其中，所述始端连接有用于与馈电网络连接的同轴馈线，所述终端连接有匹配负载。

【技术特征摘要】
1.一种漏波微带环轨道角动量天线，其特征是：包括介质基板、分设于所述介质基板上下表面的微带线和接地面，所述微带线包括间隔且同心设置的多条环形微带线，所述多条环形微带线均设有开口以在开口处形成每条环形微带线的始端和终端，其中，所述始端连接有用于与馈电网络连接的同轴馈线，所述终端连接有匹配负载。2.根据权利要求1所述的漏波微带环轨道角动量天线，其特征是：所述多条环形微带线的开口均位于沿圆环半径延伸的直线上。3.根据权利要求1所述的漏波微带环轨道角动量天线，其特征是：还包括覆盖于所述微带线上的加载介质板。4.根据权利要求1所述的漏波微带环轨道角动量天线，其特征是：所述环形微带线设置两条，分别为内圈微带...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏道一，
申请(专利权)人：广东曼克维通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44