[发明专利]基于金属环形腔的产生射频OAM的环形行波天线

摘要

本发明公开了一种基于金属环型腔可产生射频轨道角动量波束的环形行波天线。主体结构为顶面沿着圆周开一缝隙的金属环形腔，金属环形腔相距1/4圆周处开两个口接金属波导作为天线的双源激励端口，当这两个激励端口中输入同频率，相位相差±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。金属环形腔顶面的缝隙则构成一种环形行波天线。合理设计金属环型腔的尺寸和开缝位置，可实现微波导波模式与OAM模式的转换，在空间中形成不同l阶数射频OAM波束的发射。本发明设计利用常规的金属波导实现平面射频波导结构的OAM波束发射，对于方兴未艾的射频高速OAM通信具有非常重要的意义。

主权项

基于金属环形腔的产生射频OAM的环形行波天线，其特征在于：包括一个顶面沿着圆周开缝的金属环形腔，金属环形腔由矩形波导弯折而成，工作在TE10模式；其侧面高度为矩形波导的宽边a，顶面宽度为矩形波导的窄边b，开缝处设在窄边的中间位置，金属环形腔的周长为矩形波导的纵向长度，金属环形腔沿圆周的传播常数kj相当于矩形波导的纵向传播常数kz；在金属环形腔侧面相距1/4圆周处开有两个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±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，开缝处向空间辐射电磁波，构成一种环形行波天线；调整金属环形腔的尺寸，使得金属环形腔沿圆周的传播常数kj满足kjR=l, R为开缝圆环半径，l 为整数，此时的金属环形腔可实现微波导波模式与OAM模式的转换，在空间中形成阶数为±l的OAM波束的发射，l的正负符号取决于双源激励端口的相位差是+90°还是‑90°。