1992年，研究发现具有螺旋相位阵面的光束可以携带轨道角动量，从此以后学者们对OAM在无线通信中的应用进行了大量的研究。涡旋电磁波可以被看成是电磁波的另一种存在方式，理论上，在同一个频率下它们可以承载无限多个OAM模态，且各种OAM模态之间相互正交。在现代通信系统中出现的干扰信号都是普通的平面电磁波，即OAM的本征值 ，其与携带任何OAM模态( )的涡旋电磁波都是正交的，这使得涡旋电磁波具有可观的抗干扰性能和较高的频谱效率。因而，研究OAM涡旋电磁波在无线通信中的应用具有广阔的前景和重要的意义。
目前，关于涡旋电磁波接收技术，大部分学者对OAM波的接收和检测方法进行了研究，但是这些方法没有被系统地阐述。对于多个OAM模态复用的系统，接收技术主要研究OAM波束的解复用问题。为了以较低复杂度实现解复用，前提是保证各路OAM信号的正交性。对于单模传输的OAM通信系统，接收技术的难点在于涡旋波的发散性导致接收孔径变大和中心奇点导致信号检测区域问题，以及收发圆阵未对准导致信道容量下降的问题。其中中心奇点是指OAM波束中心处场强强度为零，发散性是指随着波束的传播距离增大或者OAM本征值的增大，其中心处场强为零的区域也会相应变大，如图所示。在接收端为了获得较高的接收效率势必会增大接收孔径，而且由于不同模式的OAM波的发散性和中心处零场强区域均不同，所以要对接收信号检测区域进行合理的选择，这都对涡旋电磁波的接收技术提出了更高的要求。
在早期的时候，轨道角动量广泛应用于光通信中。随后，在无线频段上研究使用均匀圆形天线阵(UCA)产生涡旋电磁波。
image.png
image.png
