受光涡旋具有不同轨道角动量（OAM）产生方式的启发，B. Thidé等人将OAM引入微波频段，提出电磁涡旋的概念,将具有轨道角动量的电磁波称为涡旋电磁波。常规球面电磁波其能量由中心向外呈现辐射状，在能量辐射波束上，中心点为强度最大值，并且其波前相位是一个固定值；对于涡旋电磁波，其辐射能量分布呈现环状，在以能量中心（能量为零）为原点的环形波束上，其相位呈现均匀梯度分布，波前相位呈现螺旋状；同时，在涡旋电磁波垂直于传播轴方向的中心点上具有相位不固定的特性，也被称之为相位奇点，因此涡旋波中心位置的电场强度为零。如图1所示，(a-d)分别为OAM模式为l=0、1、2、3的电磁波束的相位平面分布(a)、幅值平面分布(b)、波前分布(c)、辐射幅值的空间分布(d)。
图1 不同模式OAM波束图 (a)相位平面分布; (b)幅值平面分布; (c) 波前分布; (d) 辐射幅值空间分布
涡旋电磁波，因携带有OAM，从而体现出除了传统的强度、相位、频率、极化等自由度之外的一种新型自由度，理论上在任意频率下都具有无穷多种互不干扰的正交模态，并且近年来其在雷达成像、无线通信等研究领域展现出重要的应用潜力，所以引起国内外学者的广泛关注，具有很高的研究价值和应用前景。关于涡旋电磁波的有效产生方法，世界范围内的学者们提出了多种产生方法，但是并不是很完善。为了进一步推进涡旋电磁波的应用，亟需设计制作更加简单、成本更低的结构用作涡旋电磁波天线，同时还能够产生宽带、多OAM模式、高质量的涡旋电磁波更多的研究。针对这些问题，基于前期研究成果，合肥工业大学郭忠义教授团队综述了涡旋电磁波天线技术的研究进展。该工作已发表在《雷达学报》2019年第5期“涡旋电磁波天线技术研究进展”（郭忠义，汪彦哲，郑群，尹超逸，杨阳，宫玉彬 ）。该文首先介绍了涡旋电磁波的起源、发展历程、及应用趋势；而后，对涡旋电磁波理论基础进行了定性定量的描述；而后主要针对能够产生涡旋电磁波的有源单一微带贴片天线（图2(a)）、行波天线（图2(b)）、阵列天线（图2(c)），及无源的超表面天线（图2(d)）等进行分别讨论：（1）单一微带贴片天线，其结构相对简单、尺寸较小以及具有制作成本较低的优势；（2）行波天线，可以在宽带范围内产生多OAM模式的涡旋电磁波，这一优点也恰恰能够满足通信系统扩大信道容量的要求；（3）阵列天线，是射频波段产生OAM的主要方式，通过馈电，可以实现多OAM态的切换；（4）超表面天线，具有剖面低、馈电系统简单和易于波束成形等优点。
图2 (a)单一微带贴片天线, (b)行波天线，(c)阵列天线，(d)超表面天线
在本文中，郭忠义教授根据自己团队设计的涡旋电磁波天线与现有的国内外其他团队所做的涡旋电磁波天线在结构尺寸及其效能（OAM模式、谱宽、增益等）等方面进行详细的综述与对比，给出了详细的讨论，这些结果可以使得这一研究领域的初学者很快的进入这一研究领域，并且也将能够促使研究者对涡旋电磁波天线的性能及相对优势进行更深入的思考和研究。