一种基于旋转单元法的极化OAM波透射阵

为了探索一种新的产生轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的方法,根据圆形阵列天线理论,提出了一种基于旋转单元法的极化OAM透射阵,能够形成旋转电磁场,进而产生极化正交的OAM波。该极化OAM波透射阵分为中间的地层和上下2层贴片,总共由14个透射单元组成,外圈包含9个单元,内圈包含5个单元,均匀轴向排布在一个同心圆上。该透射阵通过单元的旋转使电磁波产生极化旋转的特性,从而可以在空间中通过调控电场的极化来实现信号正交,以提高信道容量。仿真和测试结果均表明,该极化OAM波透射阵工作于10 GHz,在透射阵口面存在极化OAM特性,且透射阵的最大增益为5.5 dBi。因此,探索极化OAM波为无线通信提供了一种新的可能。

基于矢量轨道角动量波的透射超表面设计

针对轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)在无线通信系统中相位奇点的问题,提出了一种产生矢量OAM波的透射超表面。设计了一种超表面透射单元实现透射极化和相位的调控,并由此单元排布组成透射超表面。采用透射超表面调控透射电磁波的相位和极化在空间中的分布,极化控制为OAM波引入矢量模。仿真分析和测试结果基本吻合,均表明该超表面工作频率为10 GHz,能够将线极化波转换为模态为+1的矢量OAM波,在传播方向上增益为3.9 dBi,消除了中心相位奇点,验证了所提出方案的有效性。