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涡旋电磁波天线因为电磁场分量中含有相位因子ej/φ,使其具有螺旋的相位波前结构,并且由于l的取值不同可以携带各种模态的轨道角动量(Orbit Angular Momentum,简称OAM)所以可以用来提高频谱利用率,在电磁领域、通信领域有着重要的应用价值,本文针对C波段新型涡旋电磁波天线的结构、传播特性进行展开研究,主要的研究内容和创新点如下:第一、加载“分裂”式的旋转相位板的低副瓣OAM天线设计。首先,提出了一种基于切比雪夫综合方法设计的,应用于K波段串馈微带天线阵。该天线采用阻抗变换器与贴片宽度加权的切比雪夫分布相结合的方法,降低天线阵副瓣。该天线带宽为23.7GHz-24.4GHz(700MHz),发射天线增益为21.2dBi,接收天线增益为17.5dBi,收发天线的副瓣均降为-21dB,在此基础上,设计了应用于C波段的加载“分裂”的SPP的低副瓣OAM天线,通过“分裂”式的旋转相位并实现了 l=±1、±2、±3、±4等多个轨道角动量模态。该天线最终加载了两层法布里腔体来提高天线增益,OAM天线从13.7dBi提高到了 21.2dBi增加了 7.5dBi。第二、多模态的新型涡旋电磁波环形阵列天线设计。首先提出基于四个耦合器级联形成的“十字形”馈电网络结构,实现了 l=-1、0、1三种模态所需要的相位变化,并在馈电网络的四个输出端口分别接上2×2的微带天线阵元,并通过加载法布里腔体将天线增益从7.5dBi增加到了 11.5dBi增加了 4dBi,测试结果是三个模态的带宽均为5.2GHz-6.4GHz(绝对带宽1.2GHz),l=-1、0、1三种模态的增益分别为8dBi,8.2dBi,11.7dBi与仿真结果相吻合。第三、利用偶极子阵列天线来定性分析了涡旋电磁波天线的传播特性。本文具体分析了环形阵列半径,轨道角动量数目,传播距离对涡旋电磁波的相位、增益、远场区的电场分布等传播特性。