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电磁频谱具有有限性,排他性,非耗竭性和易污染性,因此,提高频谱资源利用率是解决信息技术发展的动力之一。如今,电磁波承载信息的方式基本通过调控电磁波的极化,频率以及幅度,而轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)作为一种新的维度,在改善频谱资源利用率以及雷达成像等方面具有巨大的应用潜力。本文主要研究基于圆形阵列天线以及超表面天线来产生具有OAM的涡旋电磁波。首先,从理论上对圆形阵列天线产生涡旋电磁波进行了推导。分析阵列天线的模态并与理论相互验证,证明了公式推理的准确性。提出将一种携带OAM的单元进行组阵,理论公式以及仿真结果均证明,阵列产生的OAM不仅与阵列参数有关,同时与单元携带的OAM有关,可通过调控单元的OAM灵活调节阵列的OAM分布。同时,阵列产生的OAM可通过单元进行扩展,其取值范围不再局限于阵列单元的个数。进一步的,提出了基于OAM单元组阵来提高模态纯度的方法,为将来基于OAM单元组阵的应用提供了思路。然后,基于圆形阵列天线理论,提出一种8单元双频双模的阵列天线。设计一款可工作在0.9GHz以及1.8GHz的双频微带天线,同时设计可工作在0.9GHz以及1.8GHz的馈电网络,将单元与馈电网络进行组阵。在0.9GHz,各单元之间的相位差为45°,可产生OAM为1的涡旋电磁波;在1.8GHz,各单元之间的相位差为90°,可产生OAM为2的涡旋电磁波。对所设计阵列天线的模态进行了分析,分析结果与仿真相位结果相吻合。针对上述设计的阵列天线,我们进行了加工并测试,测得的方向图与所设计的结果基本一致。最后,提出了一种基于电磁超表面天线的OAM调制器。采用Pancharatnam-Berry单元构造超表面天线,通过控制单元的旋转角度以控制电磁波的透射或者反射相位。在10GHz,可产生透射波模态为-1且极化方式为左旋的涡旋电磁波,同时,产生反射波模态为1且极化方式为右旋的涡旋电磁波。所设计的超表面天线,首次实现同时对极化,方向,模态三者进行调控,为基于涡旋电磁波的多维度调控,比如极化、方向、模态等提供了一种思路。本文对基于圆形阵列天线以及超表面天线产生OAM进行了系统的研究,进一步丰富了目前产生OAM的方法。