sibsutisВестник СибГУТИThe Herald of the Siberian State University of Telecommunications and Information Science1998-6920СибГУТИ10.55648/1998-6920-2026-3-20-50-60sibsutis-1109Research ArticleСтатьиШирокополосная антенна с орбитальным угловым моментом на основе радиального волноводаBroadband orbital angular momentum antenna based on a radial waveguidehttps://orcid.org/0000-0002-5270-0792ИщенкоЕвгений АлексеевичIshchenkoYevgeny Alekseyevich

к.т.н., ассистент кафедры радиоэлектронных устройств и систем, Воронежский государственный техниеский университет (ВГТУ, 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84), e-mail: kursk1998@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-5270-0792

Candidate of Technical Sciences, Assistant, Department of Radioelectronic Devices and Systems, Voronezh State Technical University (VSTU, 394006, Voronezh, 20th Anniversary of October St., 84), e-mail: kursk1998@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-5270-0792.

kursk1998@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2031-5531ПастернакЮрий ГеннадьевичPasternakYuri Gennadyevich

д.т.н., профессор кафедры радиоэлектронных устройств и систем, Воронежский государственный техниеский университет (ВГТУ, 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84), e-mail: pasternakyg@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-2031-5531.

Dr. of Sci. (Technical), Professor; Professor of the Department of Radioelectronic Devices and Systems, Voronezh State Technical University (VSTU, 394006, Voronezh, 20th Anniversary of October St., 84), e-mail: pasternakyg@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-2031-5531.

pasternakyg@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-0569-6737ПроскуринДмитрий КонстантиновичProskurinDmitry Konstantinovich

д.т.н., ректор Воронежского государственного техниеского университета (ВГТУ, 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84), e-mail: rector@cchgeu.ru, ORCID ID: 0009-0004-0569-6737.

Dr. of Sci. (Technical), Rector of the Voronezh State Technical University (VSTU, 394006, Voronezh, 20th Anniversary of October St., 84), e-mail: rector@cchgeu.ru, ORCID ID: 0009-0004-0569-6737.

rector@cchgeu.ruhttps://orcid.org/0009-0008-8651-151XТихоновАлександр ПавловичTikhonovAlexander Pavlovich

аспирант кафедры радиоэлектронных устройств и систем, Воронежский государственный техниеский университет (ВГТУ, 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84), e-mail: TikhonovAP36@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0008-8651-151X

Postgraduate student of the Department of Radioelectronic Devices and Systems, Voronezh State Technical University (VSTU, 394006, Voronezh, 20th Anniversary of October St., 84), e-mail: TikhonovAP36@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0008-8651-151X.

TikhonovAP36@yandex.ruВоронежский государственный технический университет (ВГТУ)РоссияVoronezh State Technical University (VSTU)Russian Federation202620092026203Вестник СибГУТИ5060Copyright © Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Проскурин Д.К., Тихонов А.П., 20262026Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Проскурин Д.К., Тихонов А.П.Ishchenko Y.A., Pasternak Y.G., Proskurin D.K., Tikhonov A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsutis.ru/jour/article/view/1109

В статье приводится конструкция антенны, которая позволяет формировать вихревые волны или волны с орбитальным угловым моментом первых двух мод в широком диапазоне волн. Для реализации излучения предлагается конструкция на основе радиального волновода и спиральных антенных элементов, обладающих круговой поляризацией. Для формирования вихревого излучения применяется механический поворот антенных элементов вокруг их оси для реализации фазового сдвига. На основании приведенной конструкции приводится анализ формирования вихревых волн первых двух мод в широком диапазоне волн. В работе приведены характеристики вихревых волн, а также их формирование в зависимости от диапазонов рабочих частот антенной решетки. Приведенные результаты показывают возможность формирования вихревых волн в широком диапазоне частот на основании применения кольцевой антенной решетки с системой возбуждения на основе радиального волновода.

This paper presents an antenna design that enables the generation of vortex waves or waves with orbital angular momentum of the first two modes over a wide wavelength range. To implement the radiation, a design based on a radial waveguide and circularly polarized helical antenna elements is proposed. To generate vortex radiation, mechanical rotation of the antenna elements around their axis is used to create a phase shift. Based on this design, an analysis of the generation of vortex waves of the first two modes over a wide wavelength range is presented. The paper presents the characteristics of vortex waves, as well as their generation depending on the operating frequency ranges of the antenna array. The presented results demonstrate the possibility of generating vortex waves over a wide frequency range using a ring antenna array with an excitation system based on a radial waveguide. 

вихревые волныорбитальный угловой моментOAMширокополосная связьрадиальный волноводvortex wavesorbital angular momentumOAMbroadband communicationsradial waveguideРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания "молодежная лаборатория" № FZGM-2026-0006.This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under the state assignment "Youth Laboratory" No. FZGM-2026-0006.ReferencesJha P., Wu K. Orbital Angular Momentum Wave and Propagation // Recent Microwave Technologies. — IntechOpen, 2022. — DOI: 10.5772/intechopen.102602.Jha P., Wu K. Orbital Angular Momentum Wave and Propagation. Recent Microwave Technologies. IntechOpen, 2022.Firdous F., Kadlimatti R. Generation Techniques of Orbital Angular Momentum Beams for Wireless Communication Applications // IEEE Access. — 2025. — Vol. 13. — P. 88174–88199. — DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3530018.Firdous F., Kadlimatti R. Generation Techniques of Orbital Angular Momentum Beams for Wireless Communication Applications. IEEE Access. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2025, vol. 13, pp. 88174–88199.Generation of OAM Waves and Analysis of Mode Purity for 5G Sub-6 GHz Applications / S. K. Noor [et al.] // Computers, Materials & Continua. — 2023. — Vol. 74, no. 1. — P. 2239–2259. — DOI: 10.32604/cmc.2023.032644.Noor, S. K., Ismail, A. M., Yasin, M. N. M., Osman, M. N., Ramli, N., Rambe, A. H., & Iqbal, J. Generation of OAM Waves and Analysis of Mode Purity for 5G Sub-6 GHz Applications. Computers, Materials & Continua, 2023, vol. 74, no. 1, pp. 2239–2259.Multi-Mode OAM Radio Waves: Generation, Angle of Arrival Estimation and Reception With UCAs / R. Chen [et al.] // IEEE Transactions on Wireless Communications. — 2020. — Vol. 19, no. 10. — P. 6932–6947. — DOI: 10.1109/TWC.2020.3007026.R. Chen, W.-X. Long, X. Wang, and L. Jiandong. Multi-Mode OAM Radio Waves: Generation, Angle of Arrival Estimation and Reception With UCAs. IEEE Trans. Wireless Commun., 2020, vol. 19, no. 10, pp. 6932–6947.An Orbital Angular Momentum (OAM) Mode Reconfigurable Antenna for Channel Capacity Improvement and Digital Data Encoding / B. Liu [et al.] // Scientific Reports. — 2017. — Vol. 7, no. 1. — P. 9852. — DOI: 10.1038/s41598-017-10336-x.Liu, B., Lin, G., Cui, Y., & Li, R. An Orbital Angular Momentum (OAM) Mode Reconfigurable Antenna for Channel Capacity Improvement and Digital Data Encoding. Scientific Reports, 2017, vol. 7, no. 1, 9852.Li L., Zhou X. Mechanically Reconfigurable Single-Arm Spiral Antenna Array for Generation of Broadband Circularly Polarized Orbital Angular Momentum Vortex Waves // Scientific Reports. — 2018. — Vol. 8, no. 1. — P. 5128. — DOI: 10.1038/s41598-018 23497-2.Li, L., & Zhou, X. Mechanically Reconfigurable Single-Arm Spiral Antenna Array for Generation of Broadband Circularly Polarized Orbital Angular Momentum Vortex Waves. Scientific Reports, 2018, vol. 8, no. 1, 5128.Generation of Orbital Angular Momentum Modes Using Fiber Systems / H. Zhang [et al.] // Applied Sciences. — 2019. — Vol. 9, no. 5. — P. 1033. — DOI: 10.3390/ app9051033.Zhang, H., Mao, B., Han, Y., Wang, Z., Yue, Y., & Liu, Y. Generation of Orbital Angular Momentum Modes Using Fiber Systems. Applied Sciences, 2019, vol. 9, no. 5, 1033.Liu B., Cui Y., Li R. Delay in Space: Orbital Angular Momentum Beams Transmitting and Receiving in Radio Frequency // Electromagnetics. — 2016. — Vol. 36, no. 7. — P. 409–421. — DOI: 10.1080/02726343.2016.1231849.Liu B, Cui Y, Li R. Delay in Space: Orbital Angular Momentum Beams Transmitting and Receiving in Radio Frequency. Electromagnetics, 2016, vol. 36, iss. 7, pp. 409–421.Multimode OAM antenna with reduced beam divergence for 6G networks / M. V. Rao [et al.] // Scientific Reports. — 2026. — Vol. 16. — P. 8382. — DOI: 10.1038/s41598 026-08382-x.Rao MV, Bhattacharyya B, Ram GC, Yuvaraj S, Malik J, Ismail AM, et al. Multimode OAM antenna with reduced beam divergence for 6G networks. Sci Rep, 2026, vol, 16, 8382.Dual-Band Antenna with OAM Mode Radiated by Ground Plane / Y. Li [et al.] // Journal of Electromagnetic Engineering and Science. — 2023. — Vol. 23, no. 3. — P. 256–263. — DOI: 10.26866/jees.2023.3.r.160.Li Y, Yang G, Li W, Liu QH. Dual-Band Antenna with OAM Mode Radiated by Ground Plane. J Electromagn Eng Sci, 2023, vol. 23, no. 3, pp. 256–263.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.