一种轨道角动量天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种轨道角动量天线，包括介质基板、四个天线辐射单元、馈电端口；所述介质基板的上表面和下表面均设有接地面；所述四个天线辐射单元均为倒F型天线辐射单元，各天线辐射单元沿着介质基板的外边缘等间隔顺次放置于介质基板上未被接地面覆盖的区域，且相邻天线辐射单元之间的角度差为90度，且各天线辐射单元分别通过第一短路接线和第二短路接线与介质基板上表面的接地面相连；所述馈电端口设于介质基板的上表面，且分别与各天线辐射单元相连，用于为天线辐射单元馈电。本实用新型专利技术能够实现产生模式数为L＝1轨道角动量波束，各天线辐射单元之间隔离度高，能够使得天线工作在5.15‑5.5.43GHz频段。

An orbital angular momentum antenna

The utility model discloses an orbital angular momentum of the antenna, including a dielectric substrate, four antenna radiation unit, a feeding port; the substrate of the upper surface and the lower surface is provided with a ground plane; radiation unit of the four antennas are inverted F type antenna radiation unit, the antenna radiation unit along the dielectric substrate the outer edge are arranged in interval on the medium substrate is not connected to regional land cover, and between the adjacent antenna radiation unit angle difference of 90 degrees, and the antenna radiation unit respectively through the first short circuit wiring and second short circuit wiring and the substrate surface is connected on the ground; the surface of the feeding port is arranged on the dielectric substrate, and are respectively connected with the radiation unit of the antenna, the antenna radiation unit for feeding. The utility model can realize the mode number L = 1 orbital angular momentum beam between the radiation unit of the antenna isolation degree is high, can make the antenna work in the 5.15 5.5.43GHz band.

【技术实现步骤摘要】
一种轨道角动量天线
本技术属于天线
，具体涉及一种轨道角动量天线。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，无线通讯设备在人们的日常生活中随处可见。在无线通信设备内置天线的各类天线形式中，倒倒F天线因具有体积小、结构简单、易于匹配和天线制作成本低等优点，被广泛应用无线局域网系统。近年来，无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks，WLAN)得到了较为广泛的应用，WLAN是基于IEEE802.11标准，其可用于进行传输数据、音频和视频信号等。目前，WLAN主要工作频段为2.45GHz频段(2.4-2.484GHz)、5.2GHz频段(5.15-5.35GHz)以及5.8GHz频段(5.725-5.825GHz)。目前，轨道角动量光束在光通信、光学成像和量子纠缠等众多领域取得了广泛的应用。与传统的复用方式有所不同，以轨道角动量作为复用资源时选取其模式数作为调制的参数，具有不同模式的涡旋电磁波之间相互正交，从而形成多个轨道角动量信道，最终实现在同一时间、同一空间、同一频段上传输多路信号，能够极大地提高无线通信系统的频谱利用率和系统容量。现阶段，随着无线通讯设备的广泛应用，而电磁频谱资源具有有限性，使得无线通信频谱资源利用率较低和通信系统容量不足的问题日益凸显。因此，研究如何产生微波段轨道角动量波束，从而实现将多路信号综合在同一传输路径上进行传输成为了现阶段需要解决的关键问题。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提出一种轨道角动量天线，其能够实现产生模式数为L＝1轨道角动量波束，天线各辐射单元之间隔离度高，能够使得天线工作在5.15-5.5.43GHz频段。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本技术通过以下技术方案实现：一种轨道角动量天线，包括介质基板、四个天线辐射单元、馈电端口；所述介质基板的上表面和下表面均设有接地面；所述四个天线辐射单元均为倒F型天线辐射单元，各天线辐射单元沿着介质基板的外边缘等间隔顺次放置于介质基板上未被接地面覆盖的区域，且相邻天线辐射单元之间的角度差为90度，且各天线辐射单元分别通过第一短路接线和第二短路接线与介质基板上表面的接地面相连；所述馈电端口设于介质基板的上表面，且分别与各天线辐射单元相连，用于为天线辐射单元馈电。进一步地，所述相邻两个天线辐射单元中，后一个天线辐射单元的摆放角度由前一个辐射单元顺时针旋转90度得到。进一步地，所述接地面设于介质基板的中间位置，与介质基板同轴设置。进一步地，所述介质基板上表面的接地面为八边形结构。进一步地，所述介质基板为圆形，由FR4材料制成。进一步地，所述介质基板下表面的接地面的形状与介质基板的形状相同。进一步地，所述接地面的材料为铜。本技术的有益效果：本技术提出一种轨道角动量天线，通过对其中的四个天线辐射单元进行等幅异相馈电，相邻天线辐射单元之间的馈电相位差为90°，使得天线能够实现产生模式数为L＝1轨道角动量波束；各相邻天线辐射单元在空间上垂直放置，实现了高隔离度，使得各天线辐射单元低干扰工作，且工作在5.15-5.43GHz频段。附图说明图1是本技术一种实施例的轨道角动量天线的上表面结构示意图；图2是第一天线辐射单元的结构示意图；图3是图1中轨道角动量天线的下表面结构示意图；图4是天线在馈电端口馈电的情况下各天线辐射单元的回波损耗仿真曲线图；图5是天线在馈电端口馈电的情况下各天线辐射单元之间隔离度仿真曲线图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。下面结合附图对本技术的应用原理作详细的描述。如图1-3所示，一种轨道角动量天线，包括介质基板9、四个天线辐射单元、馈电端口3；所述介质基板9的上表面和下表面均设有接地面8；优选地，所述接地面8设于介质基板9的中间位置，与介质基板9同轴设置；所述四个天线辐射单元均为倒F型天线辐射单元，分别为第一天线辐射单元1、第二天线辐射单元4、第三天线辐射单元5、第四天线辐射单元6，优选F型的金属贴片，各天线辐射单元沿着介质基板9的外边缘等间隔顺次放置于介质基板9上未被接地面8覆盖的区域，且相邻天线辐射单元之间的角度差为90度，优选为：相邻两个天线辐射单元中，后一个天线辐射单元的摆放角度由前一个辐射单元顺时针旋转90度得到，能够有效降低各天线辐射单元之间的隔离度，实现各天线辐射单元的低干扰工作，且各天线辐射单元分别通过第一短路接线2和第二短路接线7与介质基板9上表面的接地面8相连；所述馈电端口3设于介质基板9的上表面，且分别与各天线辐射单元相连，用于为天线辐射单元馈电。在本技术的一种实施例中，所述介质基板9上表面的接地面8为八边形结构，能够灵活调整天线辐射单元的数量，从而产生更多模式数的轨道角动量波束，使用八边形结构可使天线辐射单元的数量增加至八个，最多可产生模式数L＝-3，L＝-2,L＝-1，L＝0，L＝+1,L＝+2,L＝+3共七种模式的轨道角动量波束，如图1所示，本实施例中仅使用了四个天线辐射单元产生模式数L＝+1轨道角动量作为示例；所述介质基板9为圆形，所述介质基板9下表面的接地面8的形状与介质基板9的形状相同。在本实施例的其他实施方式中，所述介质基板9上表面的接地面8为正方形结构，天线辐射单元数量为四个，能够产生模式数L＝-1，L＝0，L＝+1三种模式的轨道角动量波束。实施例二在本实施例中，所述介质基板9由FR4材料制成，厚度为1.6mm，半径为32mm；接地面8的厚度为0.036mm，各天线辐射单元与第二短路接线7的宽度均为0.4mm，厚度均为0.036mm，第一短路接线2的宽度为0.9mm，厚度为0.036mm，四个天线辐射单元以及接地面8均由铜材料制成，具体实现可在介质基板9上通过印刷工艺制成。图4给出了天线在馈电端口3馈电情况下的回波损耗仿真曲线图，从图中可以看到天线由四个天线辐射单元组成，天线的中心工作频率为5.25GHz，工作频段为5.15-5.43GHz。图4中的，S11、S22、S33、S44分别表示各天线辐射单元的回波损耗，例如S11表示第一天线辐射单元的回波损耗。图5给出了天线在馈电端口33馈电的情况下各天线辐射单元之间隔离度仿真曲线图，从图中可以看到天线在工作频段5.15-5.43GHz隔离度高于-12.8dB，能够实现各天线辐射单元之间的高隔离度工作，图中的S12，S13，S14均为隔离度，具体含义为：S12表示第一天线辐射单元与第二天线辐射单元之间的隔离度，S13表示第一天线辐射单元与第三天线辐射单元之间的隔离度，S14表示第一天线辐射单元与第四天线辐射单元之间的隔离度。综上所述：本技术提出一种轨道角动量天线，通过对其中的四个天线辐射单元进行等幅异相馈电，相邻天线辐射单元之间的馈电相位差为90°，使得天线能够实现产生模式数为L＝1轨道角动量波束；各相邻天线辐射单元在空间上垂直放置，实现了高隔离度，使得各天线辐射单元低干扰工作，且工作在5.15-5.43GHz频段。以上显示和描述了本技术的基本原理和主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道角动量天线，其特征在于：包括介质基板、四个天线辐射单元、馈电端口；所述介质基板的上表面和下表面均设有接地面；所述四个天线辐射单元均为倒F型天线辐射单元，各天线辐射单元沿着介质基板的外边缘等间隔顺次放置于介质基板上未被接地面覆盖的区域，且相邻天线辐射单元之间的角度差为90度，且各天线辐射单元分别通过第一短路接线和第二短路接线与介质基板上表面的接地面相连；所述馈电端口设于介质基板的上表面，且分别与各天线辐射单元相连，用于为天线辐射单元馈电。

【技术特征摘要】
1.一种轨道角动量天线，其特征在于：包括介质基板、四个天线辐射单元、馈电端口；所述介质基板的上表面和下表面均设有接地面；所述四个天线辐射单元均为倒F型天线辐射单元，各天线辐射单元沿着介质基板的外边缘等间隔顺次放置于介质基板上未被接地面覆盖的区域，且相邻天线辐射单元之间的角度差为90度，且各天线辐射单元分别通过第一短路接线和第二短路接线与介质基板上表面的接地面相连；所述馈电端口设于介质基板的上表面，且分别与各天线辐射单元相连，用于为天线辐射单元馈电。2.根据权利要求1所述的一种轨道角动量天线，其特征在于：所述相邻两个天线辐射单元中，后一个天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宁，何涛，徐才秀，
申请(专利权)人：江苏北斗卫星导航检测中心有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32