[发明专利]轨道角动量多波束产生方法

权利要求书

1.一种产生轨道角动量涡旋多波束的方法，包括：

1)选定几何位置关系：

选定馈源(1)的中心相对位置波束指向每个电磁超表面反射单元的第m行第n列中心相对位置和直角坐标下的坐标(xmn,ymn)，其中θk是第k个波束与z轴正向的夹角，是第k个波束在xoy面上的极坐标方位角；

2)计算补偿相位矩阵：

给定工作频率f和轨道角动量本征模态lk，计算每个电磁超表面反射单元所需的补偿相位

其中表示中间变量，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N，M和N分别是电磁超表面反射单元的总行数和总列数，λ为电磁波的工作波长，为第m行第n列的电磁超表面反射单元的补偿相位，i是复数中的虚数单位；

3)设计电磁超表面和相移网络：

根据相移网络所需补偿相位选取M×N个不同尺寸的方形金属贴片作为相移单元，即不同尺寸的金属贴片补偿相位与相移网络所需相移量一一对应,并将这些方形金属贴片印制到介质基板上形成电磁超表面(2)；

将金属背板(3)放置于电磁超表面的背面，同时兼作接地板，进而构成相移网络(4)；

4)产生多个轨道角动量涡旋波束：

将馈源(1)放置在电磁超表面(2)的中心轴向处，使馈源(1)产生的入射波经过相移网络(4)反射，得到补偿相位，该补偿相位与馈源发出的入射波相位相加，产生朝着不同方向辐射的多个轨道角动量涡旋波束:

其中A是电场幅值,表示波束在前进方向上呈现为涡旋波阵面，体现为在传播方向上观察具有exp(ilkΦk)的螺旋相位因子。