双带双循环极化和轨道角动量多重反射阵列

科学领域:

• 电磁学和应用物理学
• 天线理论和设计.
• 超材料和超表面.

背景情况:

• 卫星通信系统需要高效的双频天线,能够处理复杂的信号复杂化.
• 轨道角动量 (OAM) 复杂化提供了一种有希望的方法,通过编码电磁波前相信息来增加数据容量.
• 反射射线 (RA) 天线为各种应用,包括卫星通信,提供低调,高收益的解决方案.

研究的目的:

• 提出和演示一种新的双频,双环极化 (CP) 反射阵 (RA) 天线,利用轨道角动量 (OAM) 复合.
• 为了实现双带操作之间的有效解,并集成多重复杂技术 (频率,偏振,OAM).
• 设计一个低调的超表面单元电池,能够进行宽带操作和高效的OAM光束生成.

主要方法:

• 使用介电基板和用于宽带操作的金属补丁 (10.6-18.1 GHz) 的低档元件的设计.
• 在RA设计中集成频率,偏振和OAM复杂化技术.
• 开发一种 RA 结构,能够为不同频段产生具有特定偏振和辐射方向的独特 OAM 束.

主要成果:

• 通过设计的超表面单元电池,实现了52.2% (10.6GHz至18.1GHz) 的广泛运行带宽.
• 拟议的RA成功地在下链频段 (10.7-12.75 GHz) 中生成左侧CP OAM光束 (l=+1).
• 在上链带 (12.75-18.1 GHz) 中产生了右侧CP光束 (l=-2),每个光束呈现出独特的辐射方向.

结论:

• 开发的双频,双CP OAM-多重化RA满足Ku频卫星系统的双重通信要求.
• 创新的设计展示了有效的双带双CP解和多重复合方案的集成.
• 这项工作在用于高容量卫星通信的天线技术中取得了重大进展,通过使具有定制偏振和辐射模式的独特OAM光束成为可能.