一种高增益介质涡旋天线

技术特征：
1.一种高增益介质涡旋天线，其特征在于：包括馈源喇叭天线(1)、介质涡旋透镜(2)；其中所述馈源喇叭天线(1)作为该介质涡旋天线的电磁波输入端，产生球面波；所述馈源喇叭天线(1)与所述介质涡旋透镜(2)的双曲面通过光学原理进行联系，将所述馈源喇叭天线(1)置于所述介质涡旋透镜(2)双曲面的焦点处，所述介质涡旋透镜(2)对所述馈源喇叭天线(1)产生的球面波进行会聚准直，形成平面波；再通过所述介质涡旋透镜(2)的透射阶梯螺旋结构由的台阶厚度与旋转方位角成正比，电磁波入射后对应不同的方位角形成涡旋电磁波。2.如权利要求1所述的一种高增益介质涡旋天线，其特征在于：所述馈源喇叭天线(1)采用圆锥喇叭天线和矩形喇叭天线，其分别的张开终端成圆形和矩形，其中在设计矩形喇叭天线时应使其方向图中e面和h面的方向图曲线在主瓣范围内尽量重合。3.如权利要求1所述的一种高增益介质涡旋天线，其特征在于：所述介质涡旋透镜(2)双曲面过其中心所截形成的剖面曲线可利用光程原理得出，设o点为曲线弧中点作为直角坐标系原点，剖面曲线凸出方向朝x轴的负方向，f点处点源发出球面波，p为该选线上任意一点，q与原点重合，q’为p点在x轴上的投影，应有：fp＝fq nqq’p点极坐标为fq＝f，上式可写为：若p点采用以o点为原点的直角坐标，则：ρ2＝(x f)2 y2最终其可化为：(n
2-1)x2 2(n-1)fx-y2＝0其中为材料折射率，ε
r
为所属介质涡旋透镜(2)材料的相对介电常数。4.如权利要求1所述的一种高增益介质涡旋天线，其特征在于：所述介质涡旋透镜的透射阶梯螺旋结构，其由若干个呈扇形柱体的阶梯组成，且每相邻两个阶梯间高度差相等；针对于某一波长的电磁波，一个螺旋相位板对应着唯一的拓扑荷数即对应唯一的模式；且螺旋相位板拓扑荷数的表达式为l＝h
s
(n-n0)/λ，其中，h
s
为表示相位板的台阶高度的最大差值，n表示为相位板的折射率，n0为相位板周围空间的折射率，λ为电磁波的波长。5.如权利要求1所述的一种高增益介质涡旋天线，其特征在于：所述介质涡旋透镜采用聚四氟乙烯介质材料。

技术总结
本发明涉及通信技术领域，公开了一种高增益介质涡旋天线，包括馈源喇叭天线，介质涡旋透镜；其中所述馈源喇叭天线用于产生球面波；所述馈源喇叭天线与所述介质涡旋透镜的双曲面通过光学原理进行联系，将所述馈源喇叭天线置于所述介质透镜双曲面的焦点处，所述介质透镜对所述馈源喇叭天线产生的球面波进行会聚准直，形成平面波；再通过所述介质涡旋透镜透射阶梯螺旋结构形成涡旋电磁波，根据涡旋电磁波的模态计算公式进行设计，理论上可以得到任意需求的模态；且如此产生的涡旋电磁波具有高功率的特点，有助于在无线通信系统中的远距离传输。本发明提出的一种高增益介质涡旋天线具有高增益、高隔离度和轻量化的优点。高隔离度和轻量化的优点。高隔离度和轻量化的优点。


技术研发人员：李文博 曾泓鑫 张雅鑫 杨梓强
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2022.11.04
技术公布日：2022/12/30