[实用新型]基于平面微带环形结构产生射频OAM波束的天线及复用器件

说明书

技术领域

本实用新型属于OAM无线通信技术领域，具体涉及一种基于平面微带环形结构产生射频OAM波束的天线。

背景技术

随着全球进入移动互联网时代，移动通信业务的频谱缺口日益严重，如何采用新的复用技术提高频谱利用率成为推动信息传输技术发展的主要驱动力之一。轨道角动量(OAM: Orbital Angular Momentum)复用是一种新的复用技术，与传统的时分、频分、码分、空分复用技术比较，具有频谱利用率高和安全性好等优点。

轨道角动量复用技术在光频段已经实现，中国专利CN104007567A、CN103941405A、CN103487956A等对轨道角动量复用技术在光频段的实现方法进行了介绍；然而轨道角动量复用技术在射频频段实现较为困难，目前，中国专利CN103474776A公开了一种基于环形行波天线产生射频轨道角动量波束的方法，在理论层面论证了产生射频OAM波束的环形行波天线的特点；中国专利CN103474777A公开了一种基于金属环形腔的产生射频OAM波束的环形行波天线，通过在环形金属腔顶面开缝，在金属环形腔侧面相距1/4圆周处开有两个波端口接金属波导作为双源激励端口，当这两个激励端口中输入同频率，相位相差正负90°的微波源，金属环形腔中的电磁场成绕圆周顺时针或者逆时针传播的行波分布，又金属腔顶面的开缝处向空间辐射电磁波，构成一种环形行波天线，然而，上述发明公开的行波天线结构复杂，难于制作，且不易集成，不利于加快和促进未来的射频OAM波束高速通信发展。

因此，急需研究开发一种结构简单，易于制作集成的能够产生射频OAM波束螺旋波束的天线。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够产生射频OAM波束的基于平面微带环形结构的天线，以及基于上述天线结构的射频OAM波束复用器件。

本实用新型的目的是这样实现的，包括设置于第一介质基板平面上的圆环形微带天线，设置于第二介质基板平面上的馈电分配网络，设置于第一介质基板与第二介质基板之间的接地板，所述圆环形微带天线上沿圆周方向分别设置有波源激励端口p1和波源激励端口p2，所述馈电分配网络包括相移功分器、以及分别与相移功分器的输出端相连接的输出微带线q1和输出微带线q2；所述输出微带线q1通过同轴探针穿过接地板后与波源激励端口p1相连接，所述输出微带线q2通过同轴探针穿过接地板后与波源激励端口p2相连接。

本实用新型还提供了一种射频OAM波束复用器件，所述射频OAM波束复用器件包括多个工作在不同工作模式的圆环形微带天线，所述多个圆环形微带天线以同心圆环方式共同设置于介质基板上，所述每个圆环形微带天线上沿圆周方向均设置有两个波源激励端口。

本实用新型针对具有巨大应用潜力的OAM无线通信系统，提出了一种简单可行的能够产生射频OAM波束的基于平面微带环形结构的天线，并在上述基础上提供了一种射频OAM波束复用器件。本实用新型对于构建OAM复用无线通信系统，加快OAM复用无线通信的实用化，具有非常重要的意义。本实用新型利用改进的能够实现90°相移的功分器作为馈电分配网络，为圆环形微带天线上的两个波源激励端口提供相位差为90°的波源，在圆环形微带天线中形成行波，辐射到空气中产生射频OAM波束，上述天线结构制作简单，易于集成；通过在同一介质基板上嵌套设置多个圆环形微带天线即可得到一种射频OAM波束复用器件，从而实现射频OAM波束的复用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中圆环形微带的结构示意图；

图3为本实用新型中功分器的结构示意图；

图4为本实用新型中圆环形微带与功分器的连接示意图；

图5为本实用新型提供的工作模式I=3的天线在空间辐射的电场相位分布图；

图6为本实用新型提供的工作模式I=2的天线在空间辐射的电场相位分布图；

图7为本实用新型提供的工作模式I=4的天线在空间辐射的电场相位分布图；

图8为本实用新型提供的射频OAM波束复用器件的结构示意图；

图中：1-第一介质基板、2-圆环形微带天线、3-第二介质基板、4-相移功分器、5-接地板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不得以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。