[发明专利]一种高增益双模OAM天线

说明书

本发明涉及一种高增益双模OAM天线，其解决了现有的OAM天线不易集成、增益小、不同OAM模态最大增益的指向不同的技术问题，其依次设有第一介质基板，第一接地金属层，第二介质基板，第二接地金属层和第三介质基板，第一介质基板的顶层设有均匀圆形分布的第一阵列天线和第二阵列天线以及第一馈电网络，第一馈电网络的输出端口与第一阵列天线直接相连；第二馈电网络位于第三层介质基板的底层，第二馈电网络与第二阵列天线通过金属化过孔相连。本发明可广泛应用于通信或雷达探测，可以有效提升作用范围和探测效果。

技术领域

本发明涉及OAM天线领域，特别是涉及一种高增益双模OAM天线。

背景技术

涡旋电磁波因携带有轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)而具有新的自由度，并且不同的模态之间相互正交，因此相同频率但不同模态的涡旋电磁波可以同时传播互不干扰。在相同的频谱资源下，具有涡旋特性的电磁波可以携带更多的信息。其在通信领域可以提升频谱效率与通信容量，在雷达成像领域可以提高雷达的分辨率。

产生涡旋电磁波的方式有多种，可分为螺旋反射面和天线阵两大类。将天线单元在圆周上均匀排列，并调节馈电结构使到达天线单元的相位按一定的规律分布即可产生涡旋电磁波。阵列传统的OAM天线往往为立体结构，不易集成，难以实现系统的小型化。由于OAM波束具有中空且发散的特性，OAM天线的增益一般很小，因此限制了OAM波束的传播距离。此外如果不同OAM模态的最大增益指向不同，也会影响通信质量或雷达的探测效果。

发明内容

本发明为了解决现有的OAM天线不易集成、增益小、不同OAM模态最大增益的指向不同的技术问题，提供一种集成好、增益高、不同OAM模态最大增益的指向相同的高增益双模OAM天线。

本发明提供一种高增益双模OAM天线，其依次设有第一介质基板，第一接地金属层，第二介质基板，第二接地金属层和第三介质基板，第一介质基板的顶层设有第一阵列天线和第二阵列天线以及第一馈电网络，第一馈电网络的输出端口与第一阵列天线直接相连；第二馈电网络位于第三层介质基板的底层，第二馈电网络与第二阵列天线通过金属化过孔相连。

优选地，第二阵列天线分布在第一阵列天线的外围。

优选地，第一阵列天线设有8个微带天线单元均匀圆形分布，第二阵列天线设有12个微带天线单元均匀圆形分布。

优选地，第一接地金属层是第一阵列天线、第一馈电网络以及第二阵列天线的反射地。

优选地，第二接地金属层是第二馈电网络的反射地。

优选地，第一阵列天线与第二阵列天线的OAM模态不同，其方向图最大增益的指向相同。

本发明的有益效果是：采用平面矩形微带天线结构，天线本身采用多个矩形微带天线呈圆形分布构成圆阵列，便于系统集成，符合设备小型化的需求；其次是具有高增益的特性，并且不同OAM模态的最大增益角度方向相同，在应用于通信或雷达探测时，可以有效提升作用范围和探测效果。

附图说明

图1a是本发明的内部结构示意图；

图1b是本发明的阵列天线排布结构示意图；

图2a是OAM天线的第一馈电网络示意图；

图2b是OAM天线的第二馈电网络示意图；

图3是OAM天线的模态相位图；

图4是OAM天线的截面增益图。

图中符号说明：

1.第一均匀圆阵列；2.第一馈电网络；3.第二均匀圆阵列；4.第二馈电网络；5.金属化过孔；6.第一接地金属层；7.第二接地金属层；8.第一层介质基板；9.第二层介质基板；10.第三层介质基板。