[发明专利]基于OAM单模态和混合模态的液体天线

权利要求书

1.一种基于OAM单模态和混合模态的液体天线，包括第一透明介质基板(1)、第二透明介质基板(2)、第一液体介质(3)和第二液体介质(4)、金属地板(5)、第一短路金属片(6)、第二短路金属片(7)、第一辐射金属片(8)、第二辐射金属片(9)，四个相同的短路针(10)和馈电网络(11)，所述第一透明介质基板(1)位于第二透明介质基板(2)的上方，所述第二透明介质基板(2)位于金属地板(5)的上表面，所述馈电网络(11)由一分四的功分移相器(111)、金属底座(112)和PIN管(113)组成；

其特征在于：所述第二透明介质基板(2)内部开设有第一环形槽(21)和第二环形槽(22)，所述的第一液体介质(3)和第二液体介质(4)分别位于第一环形槽(21)和第二环形槽(22)中，所述的第一辐射金属片(8)和第二辐射金属片(9)分别印制在第一环形槽(21)和第二环形槽(22)的底部；所述第一短路金属片(6)和第二短路金属片(7)顶部分别位于第一辐射金属片(8)和第二辐射金属片(9)的下表面，所述第一短路金属片(6)和第二短路金属片(7)的底部位于金属地板(5)的上表面；

在馈电网络(11)中，通过控制PIN1管导通，PIN2管不导通，输入信号从一分四的功分移相器(111)的右路端口输出两路幅度相同、相位相差90°的两路信号，这两路信号通过第一短路针(101)和第二短路针(102)激励第一辐射金属片(8)，第一辐射金属片(8)上会产生TM21模，通过第一液体 介质(3)以及第一短路金属片(6)器件的作用，会产生模态为1的涡旋电磁波；通过控制PIN2管导通，PIN1管不导通，产生模态为2的涡旋电磁波；通过控制PIN1导通、PIN2同时导通，产混合模态的涡旋电磁波；

所述第一环形槽(21)和第二环形槽(22)的中心与第二透明介质基板(2)的中心相互重合。

2.根据权利要求1所述的一种基于OAM单模态和混合模态的液体天线，其特征在于：所述四个相同的短路针(10)的一端位于一分四的功分移相器(111)输出端口的上表面，其中，第一短路针(101)和第二短路针(102)的另一端位于第一辐射金属片(8)的下表面，第三短路针(103)和第四短路针(104)的另一端位于第二辐射金属片(9)的下表面。

3.根据权利要求2所述的一种基于OAM单模态和混合模态的液体天线，其特征在于：所述第一短路针(101)和第二短路针(102)的轴线距离第二透明介质基板(2)的轴线距离表示为d₁，d₁为0.172×λ₀≤d₁≤0.188×λ₀；所述第三短路针(103)和第四短路针(104)的轴线距离第二透明介质基板(2)的轴线距离为d₂，d₂为0.392×λ₀≤d₂≤0.408×λ₀，λ₀为中心工作频率对应的自由空间波长，λ₀＝122.45mm。

4.根据权利要求2所述的一种基于OAM单模态和混合模态的液体天线，其特征在于：所述第一短路针(101)和第二短路针(102)与第二透明介质基板(2)中心的夹角表示为θ₁，第三短路针(103)和第四短路针(104)与第二透明介质基板(2)中心的夹角表示为θ₂，其中，θ₁为42°≤θ₁≤48°，θ₂为147°≤θ₂≤153°。

5.根据权利要求1所述的一种基于OAM单模态和混合模态的液体天线，其特征在于：所述第一透明介质基板(1)为圆柱体，其中，圆柱半径为K，圆柱体的高为H₁，λ₀为中心工作频率对应的自由空间波长，λ₀＝122.45mm，K为0.637×λ₀≤K≤0.653×λ₀，H₁＝1mm。