一种OAM发生器制造技术

本发明专利技术提供了一种OAM发生器，OAM发生器包括阵列基板、极化栅和激励源，极化栅间隔地设置于阵列基板的一侧，激励源设置于阵列基板，激励源用于向极化栅发出馈入波，馈入波经过极化栅反射后由阵列基板反射并穿过极化栅；阵列基板包括控制器和多个间隔设置的反射阵元，反射阵元包括包括依次叠置的反射层、接地层和偏压层，反射层靠近极化栅，反射层电连接于接地层和偏压层，偏压层电连接于控制器，控制器用于控制偏压层的电压，以使反射层处于不同的极化状态。本方案的OAM发生器具有低剖面、高增益、宽带宽的多种特点，适用于无线通信中的宽带OAM复用。

【技术实现步骤摘要】
一种OAM发生器
本专利技术属于信号传输
，尤其涉及一种OAM发生器。
技术介绍
电磁波的角动量(AM)可以分解为自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。涡旋波的一个特性是可以通过一个单一的光阑对多个不同模式的波束进行多路复用来增加信道容量，这样每个涡旋波束都有一个独特的旋转相位阵面。OAM复用技术使得不同的数据流能够在同一信道上传输。涡旋波具有exp(ilθ)的旋转相位剖面，其中θ是方位角，l是整数的无界OAM模式。具有不同OAM模式的涡旋波束相互正交，不同的数据流可以在同一波束轴上多路传输。在OAM接收端，传输的波束以低串扰进行解复用，从而显著提高了信道容量和频谱效率。反射阵列可以以规定的方式与入射波相互作用，通过合理设计反射阵列，可以实现聚焦光束、全息图和OAM发生器等多种功能。然而，在相关技术中采用的反射阵列的OAM发生器具有剖面大、阻塞效应大、带宽窄的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种OAM发生器，具有高增益、低剖面和带宽更宽的特点。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的，一种OAM发生器，包括阵列基板、极化栅和激励源，所述极化栅间隔地设置于所述阵列基板的一侧，所述激励源设置于所述阵列基板，所述激励源用于向所述极化栅发出馈入波，所述馈入波经过所述极化栅反射后由所述阵列基板反射并穿过所述极化栅；所述阵列基板包括控制器和多个间隔设置的反射阵元，所述反射阵元包括包括依次叠置的反射层、接地层和偏压层，所述反射层靠近所述极化栅，所述反射层电连接于所述接地层和所述偏压层，所述偏压层电连接于所述控制器，所述控制器用于控制所述偏压层的电压，以使所述反射层处于不同的极化状态。进一步地，所述反射层的靠近所述极化栅的一侧贴设反射贴片，所述反射贴片包括位于中部的主体部及自所述主体部朝外延伸的两极化端子，所述主体部电连接于所述接地层，所述极化端子电连接于所述偏压层。进一步地，两所述极化端子分别包括一pin二极管，两所述pin二极管与所述主体部相连端的方向相反；所述偏压层包括两径向截片、连接线和偏压线，两所述径向截片分别和两所述pin二极管相连，所述连接线连接于两所述径向截片，所述偏压线连接所述连接线和所述控制器。进一步地，所述主体部为圆形，两所述极化端子的延伸方向之间的夹角为90°，所述主体部的半径和所述极化端子的长度的比值范围在1.3-3之间。进一步地，两所述径向截片为扇形且对称设置，所述偏压线电连接于所述连接线的中部，所述径向截片的半径和所述主体部的半径的比值范围在0.5-1之间。进一步地，所述反射阵元还包括设置于所述接地层和所述偏压层之间的中间基层，所述中间基层和所述反射层的比值范围在0.05-0.1之间，所述偏压层的厚度和所述反射层的比值范围在0.2-0.8之间。进一步地，各所述反射阵元环绕设置于所述激励源外。进一步地，所述激励源包括位于中心的馈电贴片和对称地设置于所述馈电贴片的两侧的辐射贴片，所述馈电贴片的角部位置具有缺口。进一步地，所述激励源的相位中心位于所述阵列基板的焦距处。进一步地，各所述反射阵元沿第一方向间隔排列，各所述反射阵元沿垂直于所述第一方向的第二方向间隔排列，并且，各所述反射阵元以所述激励源为中心呈中心对称排布。本专利技术中OAM发生器与现有技术相比，有益效果在于：信号可以通过激励源形成朝向极化栅的馈入波，馈入波为X极化方向的波，极化栅可以将馈入波反射向阵列基板，然后经过反射阵元的反射形成Y极化方向的波穿过极化栅，并且，通过控制器控制偏压层的电压，使得偏压层和接地层的相对电压状态不同，可以使得反射层处于不同的极化状态，从而实现9.5-10.5GHz频率范围内的不同模式的OAM模式可重构波束。本方案的OAM发生器具有低剖面、高增益、宽带宽的多种特点，适用于无线通信中的宽带OAM复用。附图说明图1是本专利技术实施例中OAM发生器的概念结构示意图；图2是本专利技术实施例中OAM发生器的反射阵元的结构示意图：a、剖视图；b、反射层的俯视图；c、接地层的俯视图；d、偏压层的俯视图；e、反射阵元的爆炸图；图3模拟了反射阵元不同情况下0态和180态反射系数的大小和相位：(a)和(c)分别为正常入射角度下的反射系数关系和相位关系；(b)和(d)分别30°斜入射角度下的反射系数关系和相位关系；图4：a、激励源的俯视图；b、激励源的立体结构示意图；c、激励源的S参数；d、激励源的增益关系；图5是阵列基板的反射阵元布局和偏置网络布局:a、顶层布局；b、底层和偏压网络；c、样机的阵列基板顶视图；d、样机的阵列基板底视图；图6、分别为(a)l＝0，(b)l＝+1和(c)l＝+2的偏压模式；图7、(a)实验中使用的转向逻辑板；(b)高增益低剖面宽带可编程OAM发生器样机的近场测试；(c)测量了OAM发生器样机不同OAM状态下的S参数；(d)模拟和测量了OAM发生器不同OAM状态下的增益；图8(1)、对l＝0、l＝+1时在9.5GHz、10GHz和10.5GHz的归一化辐射方向图、近场振幅、近场相位和OAM模式纯度进行了模拟和测量；图8(2)、对l＝+2时在9.5GHz、10GHz和10.5GHz的归一化辐射方向图、近场振幅、近场相位和OAM模式纯度进行了模拟和测量。在附图中，各附图标记表示：1、阵列基板；2、极化栅；3、激励源；11、控制器；12、反射阵元；121、反射层；122、接地层；123、偏压层；124、中间基层；1211、反射贴片；1231、径向截片；1232、连接线；1233、偏压线；31、馈电贴片；32、辐射贴片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利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专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例：在本实施例中，结合图1、图2和图4，OAM发生器包括阵列基板1、极化栅2和激励源3，极化栅2间隔地设置于阵列基板1的一侧，激励源3设置于阵列基板1，激励源3用于向极化栅2发出馈入波，馈入波经过极化栅2反射后由阵列基板1反射并穿过极化栅2；阵列基板1包括控制器11和多个间隔设置的反射阵元12，反射阵元12包括包括依次叠置的反射层121、接地层122和偏压层123，反射层121靠近极化栅2，反射层121电连接于接地层122和偏压层123，偏压层123电连接于控制器11，控制器11用于控制偏压层123的电压，以使反射层121处于不同的极化状态。信号可以通过激励源3形成朝向极化栅2的馈入波，馈入波为X极化方向的波，极化栅2可以将馈入波反射向阵列基板1，然后经过反射阵元12的反射形成Y极化方向的波穿过极化栅2，并且，通过控制器11控制偏压层123的电压，使得偏压层123和接地层122的相对电压状态不同，可以使得反射层121处于不同的极化状态，从而实现9.5-10.5GH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种OAM发生器，其特征在于，包括阵列基板(1)、极化栅(2)和激励源(3)，所述极化栅(2)间隔地设置于所述阵列基板(1)的一侧，所述激励源(3)设置于所述阵列基板(1)，所述激励源(3)用于向所述极化栅(2)发出馈入波，所述馈入波经过所述极化栅(2)反射后由所述阵列基板(1)反射并穿过所述极化栅(2)；/n所述阵列基板(1)包括控制器(11)和多个间隔设置的反射阵元(12)，所述反射阵元(12)包括包括依次叠置的反射层(121)、接地层(122)和偏压层(123)，所述反射层(121)靠近所述极化栅(2)，所述反射层(121)电连接于所述接地层(122)和所述偏压层(123)，所述偏压层(123)电连接于所述控制器(11)，所述控制器(11)用于控制所述偏压层(123)的电压，以使所述反射层(121)处于不同的极化状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种OAM发生器，其特征在于，包括阵列基板(1)、极化栅(2)和激励源(3)，所述极化栅(2)间隔地设置于所述阵列基板(1)的一侧，所述激励源(3)设置于所述阵列基板(1)，所述激励源(3)用于向所述极化栅(2)发出馈入波，所述馈入波经过所述极化栅(2)反射后由所述阵列基板(1)反射并穿过所述极化栅(2)；
所述阵列基板(1)包括控制器(11)和多个间隔设置的反射阵元(12)，所述反射阵元(12)包括包括依次叠置的反射层(121)、接地层(122)和偏压层(123)，所述反射层(121)靠近所述极化栅(2)，所述反射层(121)电连接于所述接地层(122)和所述偏压层(123)，所述偏压层(123)电连接于所述控制器(11)，所述控制器(11)用于控制所述偏压层(123)的电压，以使所述反射层(121)处于不同的极化状态。


2.根据权利要求1所述的OAM发生器，其特征在于，所述反射层(121)的靠近所述极化栅(2)的一侧贴设反射贴片(1211)，所述反射贴片(1211)包括位于中部的主体部及自所述主体部朝外延伸的两极化端子，所述主体部电连接于所述接地层(122)，所述极化端子电连接于所述偏压层(123)。


3.根据权利要求2所述的OAM发生器，其特征在于，两所述极化端子分别包括一pin二极管，两所述pin二极管与所述主体部相连端的方向相反；
所述偏压层(123)包括两径向截片(1231)、连接线(1232)和偏压线(1233)，两所述径向截片(1231)分别和两所述pin二极管相连，所述连接线(1232)连接于两所述径向截片(1231)，所述偏压线(1233)连接所述连接线(1232)和所述控制器(11)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王世伟，刘柏杨，李银，葛建华，黄杰，吴本涛，袁素华，邓玉龙，王锐，朱刚，黄冠龙，
申请(专利权)人：广州智讯通信系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44