[发明专利]一种产生涡旋电磁波的单极子天线阵列及其馈电系统

权利要求书

1.一种由产生涡旋电磁波的单极子天线阵列构成的装置，其特征在于，包括：半径为R的圆形绝缘介质基板(10)，其上表面是由金属材料印刷而成的微带电路，包括N阵元的单极子天线阵列(20)，以及一个输入端口、N个输出端口的馈电系统(30)；下表面是半径为r的圆形接地板(40)，其中r<R，其圆心与介质基板(10)的圆心重合，r的取值使得接地板恰好覆盖馈电电路；ε_r是介质基板的相对介电常数，H为介质基板的厚度，f为天线的工作频率；λ₀为频率对应的自由空间波长；馈电系统由功率分配器(31)和不同长度的微带线(32)组成，其中微带线的长度不同是为了达到相位延迟输出的作用；N个输出端口均匀等间隔地排布在半径为r的圆周上并与单极子天线阵列的N个阵元相连接；从输入端口馈入信号，N个阵元通过馈电系统的N个输出端口被馈以幅度相等，相位相继相差2πl/N的信号，从而在天线的传播方向上产生模式数为l的涡旋电磁波，其中模式数l是满足|l|＜N/2的整数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述单极子天线阵列(20)由N个单极子天线作为阵元组成，其中每个单极子天线的长度均为λ₀/4，N个单极子天线均匀、射线状排布在半径为r的圆周上，相邻天线之间的夹角为2π/N，单极子天线被设计成贴片状。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：贴片的宽和高与馈电系统的输出端口微带线的尺寸相同。