[发明专利]基于介质谐振器的多模态OAM天线和电子设备

说明书

本发明公开了一种基于介质谐振器的多模态OAM天线和电子设备。一种基于介质谐振器的多模态OAM天线包括：介质基板和分别设置于介质基板两侧的介质谐振器和金属接地层，介质谐振器通过馈线与馈电端口连接；介质谐振器垂直于介质基板，馈线与介质谐振器的切向方向平行，介质谐振器在至少四个不同频点分别产生OAM模态不同的涡旋电磁波。本发明实施例的技术方案，能够在高频段产生多模态的OAM波束。

技术领域

本发明实施例涉及天线技术，尤其涉及一种基于介质谐振器的多模态OAM天线和电子设备。

背景技术

随着智能终端的普及以及移动互联网应用的蓬勃发展，越来越多的移动设备投入使用，移动设备的信号通过无线信道传输，这对无线信道的容量和频谱利用率提出的更高的要求。传统的调制技术，使用频率、时间、码型和空间等资源作为自由度，根据香农公式，信道容量的增加是信噪比增加的对数，理论上增加发射功率使其接近无穷大或不断减小噪声功率让其接近无噪声状态都可以提高频谱效率，但是这种方法在实际的通信系统中不可实现，并且频谱资源是有限的。为了进一步提升系统容量以及频谱效率，满足未来移动数据业务需求，就需要探索新的技术。而轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)将载波携带的OAM模式作为新的调制参数，OAM电磁涡旋波在不增加带宽的情况下，可以极大的提高系统容量，这也使得多模态OAM电磁涡旋波的复用技术成为目前无线通信领域研究的热点。

然而现有产生OAM波束的方法大都只能产生低阶OAM模态，其应用受到限制，此外，目前设计的OAM天线大多分布在C波段、X波段、Ku波段，仍然存在频带拥挤的问题。在第五代移动通信(5th Generation，5G)中，已经在30GHz～300GHz的毫米波频段进行技术研发试验，毫米波通信不仅可以实现大容量信息传输，还可以有效减小天线尺寸，因此在高速发展的信息时代，开发一种将毫米波与OAM相结合的通信技术将有效缓解频谱资源紧张的问题。

发明内容

本发明提供一种基于介质谐振器的多模态OAM天线和电子设备，能够在高频段产生多模态的OAM波束。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于介质谐振器的多模态OAM天线，其特征在于，包括：

介质基板和分别设置于介质基板两侧的介质谐振器和金属接地层，介质谐振器通过馈线与馈电端口连接；

介质谐振器垂直于介质基板，馈线与介质谐振器的切向方向平行，介质谐振器在至少两个不同频点分别产生OAM模态不同的涡旋电磁波。

在第一方面一种可能的实现方式中，介质谐振器为圆柱形介质谐振器。

在第一方面一种可能的实现方式中，馈线为同轴探针、介质镜像波导或微带线。

在第一方面一种可能的实现方式中，介质谐振器产生的OAM模态数量随介质谐振器的尺寸增大而增加。

在第一方面一种可能的实现方式中，介质谐振器的工作频段位于毫米波频段。

在第一方面一种可能的实现方式中，介质谐振器的工作频段位于28GHz-36GHz之间，所产生的涡旋电磁波的OAM模态分别为1、2、3、4。

在第一方面一种可能的实现方式中，介质谐振器在29.6GHz产生OAM模态为1的涡旋电磁波，在30.6GHz产生OAM模态为1的涡旋电磁波，在32.2GHz产生OAM模态为1的涡旋电磁波，在35.1GHz产生OAM模态为1的涡旋电磁波。

在第一方面一种可能的实现方式中，介质谐振器中激发WGM电磁波，WGM电磁波沿介质谐振器的边界以全内反射方式传播，至少两个不同频点分别产生OAM模态不同的涡旋电磁波。

在第一方面一种可能的实现方式中，不同OAM模态的涡旋电磁波相互正交。