一种多模态轨道角动量涡旋波束赋形的全息超表面天线制造技术

本发明专利技术提出了一种多模态轨道角动量涡旋波束赋形全息超表面天线，包括多个超表面单元，超表面单元中的矩形缝隙贴片的边长由其所在位置的超表面单元的最大等效标量表面阻抗值决定，缝隙的角度与电磁波的传播方向相等；辐射器被划分成中心为圆形和依次嵌套的P个圆环形共Q个区域，每个区域生成一种不同模态的轨道角动量涡旋波。本发明专利技术所形成的Q种不同模态的涡旋波位于同一方向上且可以相互叠加，进而生成形状随模态总数和模态间隔变化以及等效模态值随模态总数、模态间隔和第一种模态轨道角动量涡旋波的模态值变化的涡旋波束，同时通过加大辐射器中超表面单元的数量可以实现所形成的轨道角动量涡旋波模态数量的拓展，提高了通信效率和信道的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波，涉及一种全息超表面天线，具体涉及一种多模态轨道角动量涡旋波束赋形的全息超表面天线。

技术介绍

1、超表面由一定数量的微小结构单元通过周期性排列组成，这些单元的尺寸远小于电磁波的波长，从而可以实现对电磁波的精确控制。全息超表面作为超表面的一种，其基本原理与光学全息原理类似。首先需要一个馈源作为激励，这个馈源通常为单极子天线激发产生的电磁波，也被称为参考波；然后需要预先设定一个想要产生的波束，即目标波，它可以是指定方向的高增益波束，也可以是携带有模态轨道角动量的涡旋波；接着让目标波和参考波在全息超表面进行干涉注意这里的干涉是指用目标波和参考波的数学表达式进行一种数学运算，干涉后的结果以表面阻抗为表征记录在全息超表面的每个单元上，具有标量特性的单元记录的是标量表面阻抗，而具有张量特性的单元记录的是张量表面阻抗，需要通过公式转化成等效标量表面阻抗；最后再用同样的单极子天线对全息超表面进行激励，即可得到预先设定的目标波。

2、轨道角动量是电磁波的基本物理属性之一。携带有轨道角动量的涡旋电磁波具有螺旋型的空间等相位面分布，该相位分布与其本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多模态轨道角动量涡旋波束赋形的全息超表面天线，包括辐射器(1)和位于中心的馈源(2)，所述辐射器(1)包括M×N个周期性排布的超表面单元(11)，M≥20，N≥20；所述超表面单元(11)包括介质基板(111)和印制在其下表面的金属地板(112)及上表面的方形辐射贴片(113)；每个辐射贴片的边长amn由其所在位置的超表面单元的最大等效标量表面阻抗值决定，每个辐射贴片上蚀刻有与x轴的夹角为的矩形缝隙，且与电磁波的传播方向相等；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的全息超表面天线，其特征在于，所述馈源(2)，采用单极子天线结构。

3.根据权利要求1所述的全息...

【技术特征摘要】

1.一种多模态轨道角动量涡旋波束赋形的全息超表面天线，包括辐射器(1)和位于中心的馈源(2)，所述辐射器(1)包括m×n个周期性排布的超表面单元(11)，m≥20，n≥20；所述超表面单元(11)包括介质基板(111)和印制在其下表面的金属地板(112)及上表面的方形辐射贴片(113)；每个辐射贴片的边长amn由其所在位置的超表面单元的最大等效标量表面阻抗值决定，每个辐射贴片上蚀刻有与x轴的夹角为的矩形缝隙，且与电磁波的传播方向相等；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的全息超表面天线，其特征在于，所述馈源(2)，采用单极子天线结构。

3.根据权利要求1所述的全息超表面天线，其特征在于，所述每个辐射贴片所在位置的超表面单元的最大等效标量表面阻抗值计算公式为：

4.根据权利要求3所述的全息超表面天线，其特征在于，所述超表面单元(11)，其中的每个辐射贴片的边长amn的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的全息超表面天线，其特征在于，所述电磁波的传播方向是指与最大等效标量表面阻抗值对应的由馈源(2)激励的电磁波的传播方向。

6.根据权利要求1所述的全息超表面天线，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，李思浩，冯强，刘海霞，韩家奇，雷高谋，刘宏伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：