【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于人工电磁材料设计应用及oam无线通信，具体涉及一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法。
技术介绍
1、现如今，随着无线通信技术日新月异的发展，人们的生活水平得到了极大的提高。然而，随着无线终端的不断增加以及人们对无线通信更高速的要求，仍然需要新的技术来提高通信速率与频谱利用率。此时，轨道角动量(orbital angular momentum，简称oam)技术作为一种全新的技术，由于其拥有高效的频谱利用率以及出色的抗干扰能力，引起了人们的广泛关注。
2、电磁波轨道角动量(oam)最早于1909年理论上被提出并于1936年在实验上被证明。轨道角动量与自旋角动量(spin angular momentum，sam)不同。自旋角动量只有两种模式：左旋圆极化模式与右旋圆极化模式(模式数分别对应于-1与1)。而不同的是，与之相比轨道角动量具有无穷多的本征态，每一个oam态可被一个量子拓扑荷(topologicalcharge)来定义，可取任意的整数值。同时，这些不同oam态的电磁波两两正交，且能够在独立传输的过程中使相位结构保持稳定。理论上，在一个固定的频带范围内，利用轨道角动量这一新技术可以实现无限多的信号传输。同时，轨道角动量表现出的电磁兼容性良好。因此，电磁波轨道角动量这一新技术的应用，给当下频谱资源紧缺的问题给出了有效的解决方案，有望使得通信系统的容量获得极大的提高。这一技术的发展有着广阔的前景。
3、如上所述，自旋角动量即电磁波的极化特别是圆极化，在实际工程中也有其价值，例如在复杂平台或通
4、申请号为cn201810919465.5的中国专利公开了一种双极化双模式电磁涡旋发生器，该专利的激励源为线极化，并非针对圆极化，所形成的涡旋波也仍然为线极化波。此外，该专利的涡旋波的实现完全依赖于透射板上的相位控制，透射板本身不具备模式增阶或降阶的能力。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，能够产生辐射性能好、后向辐射弱的轨道角动量波。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，包括以下步骤：
4、步骤1，设计圆极化激励源，用于产生涡旋或非涡旋的圆极化入射波；
5、步骤2，设计透射型人工电磁材料单元，透射型人工电磁材料单元采用十字变形单元结构；
6、步骤3，设计透射阵列，调控透射波的相位特性得到不同相位模式及幅度特征的涡旋电磁波。
7、可选的，所述圆极化激励源采用涡旋波喇叭或uca阵列，能够辐射特定阶数的涡旋形式的圆极化电磁波。
8、可选的，所述圆极化激励源的等效相位中心位于平面透射阵列的等效焦距附近，透射阵列的尺寸能够截获圆极化激励源所辐射的主要辐射功率。
9、可选的，透射阵列的中心区域依据圆极化激励源初级波的幅度情况进行去除设计。
10、可选的，透射型人工电磁材料单元为印刷电路设计，采用十字变形单元，用弯折线结构等效代替简单十字单元的金属臂，通过改变弯折线结构的宽度进而使其满足pancharatnam-berry相位原理；通过控制透射型人工电磁材料单元的面内旋转角，补偿透射波的相位。
11、可选的，通过对透射型人工电磁材料单元的尺寸的控制，在不同局部获得不同的透射波幅度，从而实现幅度上的加权，对透射波的波束形状进行控制。
12、可选的，所述透射型人工电磁材料单元采用多层复合结构设计，从而具有覆盖0°-360°的相位调节能力。
13、可选的，所述圆极化激励源采用常规的圆极化喇叭、微带天线、螺旋天线形式，对应于0阶的涡旋波，透射阵列的中心区域也采用非去除化设计。
14、可选的，在无连续金属地的前提下，所述透射型人工电磁材料单元采用贴片型或孔隙型结构。
15、本专利技术具有以下优点：
16、1、本专利技术基于透射型人工电磁材料结构生成或扩展来源于馈源的圆极化电磁涡旋波，能通过控制其组阵方式生成可携带任意模式的圆极化轨道角动量电磁波，可用于无线通信。
17、2、本专利技术的空间组阵提高了口径规模，其辐射性能好，后向辐射弱。
18、3、采用本专利技术方法，在馈源本身即辐射涡旋波时，透射阵列的中心区域无需敷设单元或采用掏空设计，能进一步降低成本。
19、4、本专利技术所实现的电磁涡旋发生器结构简单，易加工且便于调试。
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1.一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，所述圆极化激励源采用涡旋波喇叭或UCA阵列，能够辐射特定阶数的涡旋形式的圆极化电磁波。
3.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，所述圆极化激励源的等效相位中心位于平面透射阵列的等效焦距附近，透射阵列的尺寸能够截获圆极化激励源所辐射的主要辐射功率。
4.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，透射阵列的中心区域依据圆极化激励源初级波的幅度情况进行去除设计。
5.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，透射型人工电磁材料单元为印刷电路设计，采用十字变形单元，用弯折线结构等效代替简单十字单元的金属臂，通过改变弯折线结构的宽度进而使其满足Pancharatnam-Berry相位原理；通过控制透射型人工电磁材料单元的面内旋转角，补偿透射波的相位。
6.根据权利要求1所述的一种针
7.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，所述透射型人工电磁材料单元采用多层复合结构设计，从而具有覆盖0°-360°的相位调节能力。
8.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，所述圆极化激励源采用常规的圆极化喇叭、微带天线、螺旋天线形式，对应于0阶的涡旋波，透射阵列的中心区域也采用非去除化设计。
9.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，在无连续金属地的前提下，所述透射型人工电磁材料单元采用贴片型或孔隙型结构。
...【技术特征摘要】
1.一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，所述圆极化激励源采用涡旋波喇叭或uca阵列，能够辐射特定阶数的涡旋形式的圆极化电磁波。
3.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，所述圆极化激励源的等效相位中心位于平面透射阵列的等效焦距附近，透射阵列的尺寸能够截获圆极化激励源所辐射的主要辐射功率。
4.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，透射阵列的中心区域依据圆极化激励源初级波的幅度情况进行去除设计。
5.根据权利要求1所述的一种针对圆极化波的电磁涡旋发生器设计方法，其特征在于，透射型人工电磁材料单元为印刷电路设计，采用十字变形单元，用弯折线结构等效代替简单十字单元的金属臂，通过改变弯折线结构的宽度进而使其满足pancharatna...
【专利技术属性】
技术研发人员：许志涛，熊俊森，宗显政，李忠涛，胡彬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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