[发明专利]基于时间调制阵列的任意模态涡旋电磁波产生方法

摘要

本发明公开了一种基于时间调制阵列的任意模态涡旋电磁波产生方法，主要解决现有技术不能在射频波段产生分数阶涡旋电磁波，且波束调向成本高的问题。其实现方案是：将多个天线单元等间距排布成圆形并给每一个天线单元连接射频开关；计算圆形天线阵列的阵因子并对其展开，提取第m次谐波的阵因子；设置期望传输的方向和期望产生的某一模态，从第m次谐波阵因子中找到幅度部分和相位部分需要满足的等式关系，以计算每个天线的增益、射频开关的打开及关闭时间，再将这些参数以周期方波信号的形式加载到对应天线单元的射频开关上，即可产生涡旋电磁波。本发明可产生整数阶和分数阶任意模态涡旋电磁波，且波束调向成本低，可用于无线通信和雷达成像。

主权项

1.基于时间调制阵列的任意模态涡旋电磁波产生方法，其特征在于包括：(1)将多个天线单元等间距排布成圆形天线阵列，并给每一个天线单元连接一个通过时间信号调制的射频开关；(2)计算圆形天线阵列的阵因子其中θ是天顶角，是方位角，t是时间；(3)将圆形天线阵列的阵因子式展成如下傅里叶级数：其中第m次谐波的阵因子；(4)设置期望要传输的方向和期望要产生某一模态l的涡旋电磁波，使得的振幅部分和相位部分满足如下关系：其中，abs()是取振幅函数，angle()是取相位函数，N是天线单元的个数，k是电磁波的波数，R是圆形阵列的半径，A和C分别是涡旋电磁波的振幅项常数和相位项常数，i表示圆形阵列上的第i个天线单元，取值范围是1到N；(5)根据(4)中方程式计算出中的每个天线的增益A_i、每个射频开关的打开时间和关闭时间(6)将步骤(5)中计算出的每个射频开关的打开时间和关闭时间以周期方波信号的形式加载到对应天线单元的射频开关上，即可在天线阵列的第m次谐波频率处产生期望传输的方向和期望模态的涡旋电磁波。