一種由共面波導構造的oam發生器及其復用裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于無線通信技術領域，具體涉及一種可用于在微波頻段發射和接收 0ΑΜ螺旋波束的由共面波導構造的0ΑΜ發生器及其復用裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著有線接入向無線接入轉移，如何高效地利用無線電頻譜越來越引起人們的重 視。為提高頻譜利用率，IEEE組織于2004和2005年分別成立了802.22、802.16h和1900等針 對動態頻譜接入的標準工作組;2008年，Garcia-Escartin等人研究了基于光子0ΑΜ的量子 復用問題，分析了基于合路器和多路器的量子信道復用方式;2012年，Thiele'等人在2.4GHz 頻段通過實驗證實，在其它電波參數都相同的情況下，0ΑΜ螺旋波束可提供多個相互獨立的 無線信道;2013年，大唐電信5G白皮書將0ΑΜ復用列為下一代通信系統可能采用的標準傳輸 技術之一；2014年，Wang等人示范了加入0ΑΜ復用的通信系統，該系統的頻譜利用率達到了 230bits · · Hz<，遠高于當前推廣的4G技術。與其它頻分、時分、碼分、空分、極化等多址 方式不同，0ΑΜ多址是將0ΑΜ模式不同的載波提供給不同的用戶進行訪問。理論上，即使在載 波頻率、時間、空間、碼片以及極化狀態都相同的情況下，0ΑΜ通信系統仍然能夠提供無窮多 的0ΑΜ信道。
[0003] 作為各種0ΑΜ應用技術的基礎，如何簡單高效地生成0ΑΜ波束是一個重要的問題， 尤其對于中低頻無線電應用而言，目前可供采用的0ΑΜ生成方法尚顯稀少，已公開0ΑΜ發生 器僅有以下四種類型：圓環形相控天線陣、修正拋物面天線、圓形或橢圓形貼片圓極化天 線、圓環形行波天線。類似于圓環形行波天線思想，本實用新型提供了一種由共面波導構造 的0ΑΜ發生器及其復用裝置，其具有0ΑΜ模式重構和復用的能力，且結構簡單易于實現。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種結構簡單易實現，且具備模式重構和復用能力的 由共面波導構造的0ΑΜ發生器及其復用裝置。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現的，包括順序重疊設置的圓環形共面波導、介質基 板和3dB正交混合饋電網絡，所述介質基板上設置埋孔pi和埋孔p2，所述3dB正交混合饋電 網絡包括正交網絡、信號輸出端口 q 1、信號輸出端口 q2、信號輸入端口 q3和信號輸入端口 q4,所述信號輸出端口 ql通過埋孔pi與圓環形共面波導電氣連通，所述信號輸出端口 q2通 過埋孔P2與圓環形共面波導電氣連通，所述埋孔pi和埋孔p2之間的角向距離相差1/4的圓 環形共面波導的波導波長，為圓環形共面波導提供兩個幅度相等但相位相差±V2的激勵， 令圓環形共面波導上的傳輸電流呈現行波特性，從而使圓環形共面波導能夠輻射0ΑΜ螺旋 波束。
[0006] 所述復用裝置包括多個工作在不同0ΑΜ模式的圓環形共面波導，所述多個圓環形 共面波導以同心圓環方式共同設置于介質基板上，且采用獨立的3dB正交混合饋電網絡對 每個圓環形共面波導進行獨立饋電；即不同的圓環形共面波導與介質基板背面對應的3dB 正交混合饋電網絡通過設置于介質基板上的埋孔電氣連通，所述的多個3dB正交混合饋電 網絡在角向方向上按圓環方式離散排列，且相互之間保持電氣隔離。
[0007] 本實用新型針對具有巨大應用前景的0ΑΜ無線通信技術，提出了一種由共面波導 構造的0ΑΜ發生器及其復用裝置，所述0ΑΜ發生器及其復用裝置的結構簡單，易于制作集成； 對于構建0ΑΜ無線通信系統，促進0ΑΜ無線通信的實用化，具有重要的意義。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本實用新型中0ΑΜ發生器的結構示意圖；
[0009] 圖2為圖1的俯視圖；
[0010] 圖3為圖1的仰視圖；
[0011] 圖4為本實用新型中圓環形共面波導的橫截面示意圖；
[0012] 圖5為本實用新型中復用裝置的結構示意圖；
[0013] 圖中：1_圓環形共面波導、2-介質基板、3-3dB正交混合饋電網絡。
【具體實施方式】
[0014] 如圖1-4所示，本實用新型提供了一種由共面波導構造的0ΑΜ發生器，包括順序重 疊設置的圓環形共面波導1、介質基板2和3dB正交混合饋電網絡3,所述介質基板2上設置埋 孔pi和埋孔p2,所述3dB正交混合饋電網絡3包括正交網絡、信號輸出端口 ql、信號輸出端口 q2、信號輸入端口 q3和信號輸入端口 q4,所述信號輸出端口 ql通過埋孔pi與圓環形共面波 導1電氣連通，所述信號輸出端口 q2通過埋孔p2與圓環形共面波導1電氣連通，所述埋孔pi 和埋孔P2之間的角向距離相差1/4的圓環形共面波導1的波導波長，為圓環形共面波導1提 供兩個幅度相等但相位相差±η/2的激勵，令圓環形共面波導1上的傳輸電流呈現行波特 性，從而使圓環形共面波導能夠輻射0ΑΜ螺旋波束。
[0015] 所述0ΑΜ發生器的設計包括如下步驟：
[0016] 1.計算如圖4所示的共面波導的等效介電常數圖中g表示中間導帶與兩側地之 間的槽寬，w是中間導帶的寬度，h是介質基板的厚度，是介質基板材料的相對介電常數； 則圓環形共面波導的等效介電常數按下式計算
[0017] ε0= 1+( er-l )q (1)
[0018] 式中q是填充因子，按下式計算
[0020]上式中，K(ki)和K(kf)分別是以ki和kf為模的第一類完全橢圓積分， 匕的補模，
是kf的補模，它們按以下公式計算
[0023] 2.計算共面波導的波導波長:根據步驟1計算得到共面波導的等效介電常數^之 后，可得到共面波導的波導
這里λο為空氣中的波長。
[0024] 3.計算所需要的共面波導長度:所需長度為C=Ug，這里1表示〇崖模式數。
[0025] 4.將計算好長度的共面波導彎曲成首尾相接的閉合圓環，即形成圓環形共面波導 1，可知圓環的半徑為r = Ug/23i，所述圓環形共面波導1通過設置于介質基板2上的埋孔pi 與埋孔p2與3dB正交混合饋電網絡電氣連通，所述埋孔pi和埋孔p2之間的角