王嘉欣时 光

（1.北京理工大学信息与电子学院电磁仿真中心，北京 100081；2.南京邮电大学，南京 210046）

螺旋相位板生成涡旋电磁波仿真研究

王嘉欣1时 光2

（1.北京理工大学信息与电子学院电磁仿真中心，北京 100081；2.南京邮电大学，南京 210046）

涡旋电磁波的产生方式有多种，使用涡旋相位板即为其中重要的一种方式。该文对螺旋相位板产生涡旋电磁波的情况进行了仿真.通过仿真。给出了在喇叭天线口面上覆盖螺旋相位板时生成的涡旋电磁波的幅度相位分布。

涡旋电磁波 轨道角动量 喇叭天线 螺旋相位板

AbstractThere are several methods to generate the vortex wave.The generating method based on spiral phase plate is an important one.This paper simulates the vortex wave generating based on the spiral phase plate.Through the simulation，the amplitude and the phase distribution maps of the vortex wave generated by covering the aperture of the horn antenna with spiral phase plate are given.

Key wordsElectromagnetic vortex Orbital angular momentum Horn antenna Spiral phase plate

1 引言

涡旋电磁波的发现是从光领域开始的，1992年荷兰物理学家Allen L发现了拉盖尔-高斯（Laguerre-Gaussian）激光束携带轨道角动量[1]。2007年，Thide B等[2-15]的研究结果将光学波数的轨道角动量特性扩展到了电磁波束。目前研究其在自由空间的电磁特性具有理论研究意义，其预期应用在无线通信扩容及雷达探测等方面具有诱人前景。

本文采用FEKO进行目标建模，在矩形喇叭天线口径上添加螺旋相位板，利用矩形喇叭天线产生的电磁波辐射通过螺旋相位板产生涡旋电磁波。使用SIE-MLFMA方法计算辐射电场。本文主要分析喇叭天线口径处添加螺旋相位板后的近场分布情况。

2 基本结构

2.1 矩形喇叭天线

喇叭天线是一种被广泛应用的微波天线。矩形喇叭天线的结构是由矩形波导逐渐展开形成的。合理选择喇叭尺寸和形状，可以取得良好的辐射特性。本文使用的矩形喇叭天线尺寸如图1所示。

该矩形喇叭是由波导窄面和宽面同时扩展形成的角锥喇叭。……