结论 28
致谢 29
参考文献30
1 绪论
本章首先讲述无线电波轨道角动量的研究背景，阐明其发展应用的意义，然后介绍轨道角动量的研究现状，最后简单概括本论文的结构安排。
1.1 研究背景与意义
近年来，无线通信技术发展迅速，移动互联终端逐渐普及，这极大促进人类经济社会的发展，也使人们的生活变得更加方便。电磁频谱是信息传输的载体，特点是：有限性、排他性、非耗竭性等，是当代信息社会的一项重要资源。随着人们追求更高的通信质量，一系列技术变革被应用于高速率的无线通信，如码分多址技术（CDMA）、频分复用技术（FDD）、正交频分复用技术（OFDM）。但是无线通信速率的提高必然要占用更多的频道带宽，使得现在无线频谱极其拥挤，频谱资源已经一天比一天稀缺。
在现今的无线通信领域，已经采用一系列复用技术来提高频谱利用率：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）、空分复用（SDM）是四种基本的复用方式。每一种信道复用方式都给信道容量的增加带来质的飞跃，尽管如此，随着移动通信业务的迅猛发展，频谱资源依然面临紧张的局面，人们对高速率通信的需求与频谱带宽拥挤的矛盾没有彻底解决。如何充分高效地利用有限的带宽资源，增加信息传输过程中的信道容量，成为通信发展过程中的一个关键问题。依照信道容量的理论公式，信道容量和信噪比各自的增量呈对数关系，所以单纯的增大信号发射功率也是能够提高频谱利用率的。然而过大的发射功率会使通信系统无法承受，因此这个办法是行不通的。在这种情况下，OAM（orbital angular momentum，轨道角动量）电磁波的出现变成大家关注的热点。
涡旋电波的一大特点是它拥有旋转相位波前，并且不同模数值的涡旋电波之间彼此正交。正是因为这种正交性，运用它的OAM态编码，则不同扭曲度，但同一频率的电磁波能够共同传输。这可以说是一种“态分复用”通信，它可以使带宽不用再增加，同时使得频谱利用率得到大大提高。这种全新的物理机制有可能成为提高频谱利用率的第五种基本方式，将有可能缓解当前激烈的频谱资源稀缺问题，成为无线通信技术发展史上一个新的里程碑。
1.2 历史发展与研究现状
1.3 本文研究内容
本文后面的章节首先阐述了关于轨道角动量的基础理论和复用技术，并且重点归纳总结迄今为止已探索到的一些关于OAM的产生方式。其次针对偶极子阵列天线和微带阵列天线两种OAM生成方案进行深入研究，阐述阵列天线设计原理，并基于FEKO仿真软件对上述两种阵列天线进行模型设计、仿真结果分析，最后总结出涡旋电磁波在传输过程中的辐射特性变化规律（在不同模式、频率、口径、传播距离下的远场幅度与相位分布）。
2 轨道角动量基本原理
轨道角动量是角动量的一部分，它是描述涡旋波束能量横向旋转特性的空间坐标维度且垂直于电磁波传播方向。本章主要讲述了轨道角动量的基础理论知识，包括其物理含义、相关数学表达式、图形结构特点等，其次重点归纳总结从光学到无线通信领域产生携带轨道角动量的涡旋电磁波的不同方式。
2.1 轨道角动量基础理论
依据Maxwell电磁方程可知，电磁波辐射包括能量和动量，其中动量包括角动量和线动量，线动量 和平动、力作用有关，角动量 和转动、扭矩作用有关。电磁场角动量公式又可以写成： 涡旋电磁波的生成方案与辐射特性研究(2):http://www.chuibin.com/tongxin/lunwen_205639.html