(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210968127.7 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 东莞理工学院 地址 523808 广东省东莞 市松山湖科技产 业园区大 学路1号 (72)发明人 杨阳　张光旻　沈飞　田乐兰　 王禾欣　宫玉彬　 (74)专利代理 机构 成都行之智 信知识产权代理 有限公司 5125 6 专利代理师 温利平 (51)Int.Cl. H01Q 25/04(2006.01) H01Q 15/24(2006.01) H01Q 9/04(2006.01) H01Q 1/24(2006.01)H01Q 1/22(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 N环嵌套圆环贴片的多频多OAM涡旋电磁波 生成方法 (57)摘要 本发明公开了一种N环嵌套圆环贴片的多 频 多OAM涡旋电磁波生成方法， 利用圆环贴片天线 的辐射机理， 采用多环嵌套圆形贴片结构， 通过 在每个圆环上添加不对称元素， 调控天线的极化 并保证涡旋电磁波产生的相位条件， 并通过调控 嵌套圆环的尺 寸和单馈电端口的位置， 即径向位 置及与水平方向的夹角， 来同时实现同频点多 OAM涡旋电磁波及不同频点相同OAM涡旋电磁波 的产生。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115189152 A 2022.10.14 CN 115189152 A 1.一种N环嵌套圆环贴片的多频多OAM涡旋电磁波生成方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： (1)、 在电磁仿真软件的时域 求解器中建立 N环圆环贴片模型， 其结构包 含以下方面: (1.1)、 设置一个厚度为h、 相对介电常数为 εr的方形介质基板， 用于支撑圆环贴片； (1.2)、 在 介质基板背部建立与介质基板同样大小的金属板， 用于 接地； (1.3)、 在介质基板的正面刻制厚度为t的N环嵌套圆环贴片， 且在N环嵌套圆环每个圆 环外边缘水平方向添加一对长方 形金属贴片； (1.4)、 设置N个同轴馈电端口， 分别位于N环嵌套圆环贴片上， 且与水平方向夹角为θ， 用于激励N环嵌套圆环贴片； (2)、 选择N环嵌套圆环贴片的工作模式为TMn1， 即场沿圆环径向的变化次数为1， 场沿沿 方位向的变化次数为 n； (3)、 设置N环嵌套圆环贴片多个OAM模式的相同工作频率 为fn1； (4)、 设置单馈电端口与水平方向的夹角为θ， 得到： tan(nθ )＝ ±1 (5)、 当单馈电端口激励同一圆环上， 在不同频点产生不同的OAM模式时， 得到变化次数 n的取值： 其中， s在整数 范围内取值； (6)、 考虑角度nθ 所在的象限， 多嵌套圆环相同工作频率fn1处不同OAM模式ls为： (7)、 选取其中一个圆环上不 同频率处的相同OAM模式为lq， lq在ls的范围内取值， 其对 应的工作频率 仍为fn1； (8)、 根据高次谐波原理， 其 他多嵌套圆环相同OAM模式lq的不同工作频点fp1为： 其中， np在n的范围内取值； (9)、 根据步骤(5)到(8)， 确定出相同频点 fn1处不同OAM模式ls或者相同OAM模式lq工作 在不同工作频点时n的取值范围； (10)、 设置天线的内外 半径比τn1＝bn1/an1， 设置参量χn1＝kn1an1， kn1为截止波 数， 建立如 下关系式： Jn'( τn1χn1)Yn'( χn1)‑Jn'( χn1)Yn'( τn1χn1)＝0 其中， Jn(·)和Yn(·)分别为n阶第一类和第二类贝 塞尔函数； (11)、 根据步骤(9)中n的取值范围和步骤(10)中的理论关系， 计算用于多环嵌套圆环 金属贴片的内外环半径an1和bn1的值；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115189152 A 2(12)、 计算 N环嵌套圆形 金属贴片的每 个圆环的面积Sn1； (13)、 根据每个 圆环上n的取值， 设置长方形金属贴片的长和宽， 分别为wn1、 dn1， 并利用 仿真软件进 行仿真优化， 仿 真优化完成后， 多环嵌套圆环贴片天线同时实现同频点多OAM和 不同频点同一OAM涡旋电磁波的产生。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115189152 A 3