在过去的10年中,无线通信服务的广泛应用催生了无线通信系统对高速、大带宽、和高效无线信道的巨大需求。增加信道容量和提高数据传输速率对未来的无线应用是必不可少的,不幸的是,可用频带太拥挤了,事实证明,为无线通信系统进一步扩展带宽以克服这个问题非常困难的。最近,一种称为OAM复用的技术为无线通信系统开辟了新的方向。它可以创建无穷多个相互正交的模式以电磁波为载体进行传输,由于这种独特的多模式传输,可以在同一信道上在同一频带内的同一频段和同一载波上传输不同的数据。OAM复用技术在提高频谱利用率方面具有广阔的应用前景。本文首先针对频谱资源短缺的现状,提出了利用OAM涡旋电磁波复用技术来提高频谱利用率的解决方案;紧接着,以OAM基础理论为中心展开叙述,从OAM的产生到OAM的接收与检测;其次,围绕OAM涡旋电磁波阵列天线的设计原理展开叙述,包括矩形微带贴片天线基本原理、矩形微带贴片天线的圆极化理论以及OAM涡旋电磁波阵列天线的设计原理;最后,借助ANSYS HFSS仿真软件,给出了几种性能优良的OAM涡旋电磁波微带阵列天线的设计,旨在能够为OAM涡旋电磁波的应用提供一些参考依据。本文的研究工作大致可分为以下3点:(1)针对微带贴片天线的带宽较窄的问题,为了覆盖大带宽,提出一种K/Ka波段双频OAM阵列天线的设计,且该天线在2个频段内都能产生具有良好波前结构的OAM涡旋电磁波。(2)基于矩形微带贴片天线的圆极化理论,采用独特的馈电方式,本文设计了一种能够工作在GPS L1波段的右旋圆极化接收OAM阵列天线,其回波损耗、电压驻波比、轴比等特性良好,且3D方向图和电场涡旋图表明天线的辐射特性良好。(3)针对传统的馈电网络的复杂设计以及体积庞大的问题,本文提出了一种新型的由馈电网络馈电的中心频率为24GHz的8阵元单模态OAM微带阵列天线,该馈电网络的相位误差在±1°以内,且该阵列天线具有良好的涡旋特性。(4)针对尺寸固定的馈电网络馈电的阵列天线产生的模式l单一的问题,提出一种采用同轴馈电的中心频率为24GHz的8阵元多模态OAM微带阵列天线,该阵列天线达到阻抗匹配且具有良好的辐射性能,具有明显的涡旋特性。