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随着有线接入向无线接入的转移,如何高效地利用无线电频谱已成为目前研究的热点。为提高频谱效率,IEEE于2004和2005年分别成立了802.22、802.16h和1900等针对动态频谱接入的标准工作组；2008年,Garcia-Escartin等人研究了基于光子轨道角动量(OAM:Orbital Angular Momentum)的量子复用问题,分析了合路器和多路器两种综合量子信道的方式；2012年,Thide等人在2.4GHz频段通过实验证实,微波OAM螺旋波束可在同一频点实现多个相互独立的无线传输；同年,Wang等人使用8个OAM信道在自由空间实现了2.56Tbits·s-1的数据传输,频谱利用率达到了95.7bits·s-1·Hz-1；2013年,大唐电信5G白皮书将OAM复用列为下一代通信系统可能采用的标准技术之一。与其它频分、时分、码分、空分等复用方式不同,OAM复用利用OAM模式不同的载波传输不同的信号,即使在载波频率、时间、空间、码片以及极化状态都相同的情况下,理论上也能够产生无穷多的OAM信道。发展OAM复用的理论与技术,需研究OAM载波的产生、传输和检测等问题。然而在无线电频段,目前只有采用修正抛物面天线和相控天线阵产生OAM波束的报道。为了探讨基于OAM无线技术,本论文开展了如下研究工作：(a)以拉盖尔-高斯LG:Laguerre-Gaussian)模式螺旋光束为例,介绍了OAM的基础理论,对其相应的波束特征进行了仿真分析；并将结论扩展到无线电频段,介绍了基于修正抛物面天线和基于阵列天线的OAM发生器。(b)分别建立了基于偶极子阵列和微带贴片阵列的OAM发生器模型,仿真分析了对应的场分布、相位分布和方向图等,并模拟了OAM波束的传输过程。(c)提出了以旋转抛物面为反射器,贴片阵列为馈源的OAM发生器,并进行了相应的仿真分析。(d)介绍了超材料的特性及其应用,讨论了超材料OAM发生器的研究进展。