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一种产生轨道角动量涡旋多波束的方法，包括：1)选定几何位置关系：选定馈源(1)的中心相对位置<img file="FDA0000909426380000011.GIF" wi="82" he="71" />波束指向<img file="FDA0000909426380000012.GIF" wi="248" he="75" />每个电磁超表面反射单元的第m行第n列中心相对位置<img file="FDA0000909426380000013.GIF" wi="66" he="68" />和直角坐标下的坐标(x<sub>mn</sub>,y<sub>mn</sub>)，其中θ<sub>k</sub>是第k个波束与z轴正向的夹角，<img file="FDA0000909426380000014.GIF" wi="60" he="58" />是第k个波束在xoy面上的极坐标方位角；2)计算补偿相位矩阵：给定工作频率f和轨道角动量本征模态l<sub>k</sub>，计算每个电磁超表面反射单元所需的补偿相位<img file="FDA0000909426380000015.GIF" wi="99" he="75" /><img file="FDA0000909426380000016.GIF" wi="1312" he="187" />其中<img file="FDA0000909426380000017.GIF" wi="1465" he="91" />表示中间变量，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N，M和N分别是电磁超表面反射单元的总行数和总列数，λ为电磁波的工作波长，<img file="FDA00009094263800000113.GIF" wi="72" he="69" />为第m行第n列的电磁超表面反射单元的补偿相位，i是复数中的虚数单位；3)设计电磁超表面和相移网络：根据相移网络所需补偿相位<img file="FDA0000909426380000018.GIF" wi="68" he="75" />选取M×N个不同尺寸的方形金属贴片作为相移单元，即不同尺寸的金属贴片补偿相位与相移网络所需相移量<img file="FDA0000909426380000019.GIF" wi="66" he="75" />一一对应,并将这些方形金属贴片印制到介质基板上形成电磁超表面(2)；将金属背板(3)放置于电磁超表面的背面，同时兼作接地板，进而构成相移网络(4)。4)产生多个轨道角动量涡旋波束：将馈源(1)放置在电磁超表面(2)的中心轴向处，使馈源(1)产生的入射波经过相移网络(4)反射，得到补偿相位，该补偿相位与馈源发出的入射波相位相加，产生朝着不同方向辐射的多个轨道角动量涡旋波束:<img file="FDA00009094263800000110.GIF" wi="715" he="155" />其中A是电场幅值,<img file="FDA00009094263800000111.GIF" wi="535" he="154" />表示波束在前进方向<img file="FDA00009094263800000112.GIF" wi="50" he="72" />上呈现为涡旋波阵面，体现为在传播方向上观察具有exp(il<sub>k</sub>Φ<sub>k</sub>)的螺旋相位因子。 |
