双频带涡旋电磁波微带天线设计与实验

"窦海鹏和张文梅在2018年发表的研究论文‘一种双频带涡旋电磁波微带天线’探讨了一种新型的微带天线设计，该天线能够工作在X波段，并实现双频带涡旋电磁波辐射。文章介绍了由双面均匀圆形天线阵列（UCAA）和相移馈电网络组成的天线结构，通过调整下层天线阵列相对于上层的角度α，以及利用相移馈电网络使得相邻贴片单元相位差为-45°，从而在两个不同频率上产生模态数l=+2的涡旋电磁波。天线的工作带宽分别为0.85GHz（7.8~8.65GHz）和0.35GHz（9.9~10.25GHz）。" 这篇研究论文深入研究了微带天线的设计和应用，尤其是在产生涡旋电磁波方面的创新。涡旋电磁波是一种具有轨道角动量的特殊波形，其特性在通信、成像和数据传输等领域有着广泛的应用潜力。作者提出的双频带涡旋电磁波微带天线设计，旨在解决传统单频带天线无法满足多频段需求的问题，扩大了天线的工作范围，提升了系统的灵活性。 首先，该天线采用双面均匀圆形天线阵列（UCAA），这种结构可以提高天线的方向性和增益，同时通过上下两层天线之间的相对角度变化（α），实现了双频带的工作模式。这种设计允许天线在不同的频率上产生涡旋电磁波，扩大了天线的频谱利用率。 其次，相移馈电网络是天线设计的关键部分。它确保了每个贴片单元的相位在两个工作频率下都按照-45°的步进变化，这有助于形成涡旋电磁波的相位分布，进一步增强了天线产生涡旋电磁波的能力。 实验结果显示，这种双频带涡旋电磁波微带天线在7.8~8.65GHz和9.9~10.25GHz两个频段内具有良好的工作性能，且能够产生模态数l=+2的涡旋电磁波。这一成果对于微波和毫米波技术的发展，特别是在多频段通信系统中的应用，具有重要的理论和实践意义。 该研究为微带天线设计提供了新的思路，为实现更高效、多功能的无线通信系统开辟了新的道路。其双频带涡旋电磁波辐射特性，不仅能满足现代通信系统对频率资源的需求，还能通过轨道角动量的特性实现更为复杂的数据传输和信号处理任务。这项工作对未来的天线设计和无线通信技术的进步有着积极的推动作用。