近年来,随着无线通信技术的飞速发展和应用,移动终端设备普及率逐渐增加,移动互联网更是有着爆炸式的发展趋势,传统时域、频域以及空域频谱资源已无法满足当前无线通信的带宽需求,如何有效的提高系统容量和频谱利用率是无线通信面临的关键问题。目前已有多种技术手段可以达到这一目的,其中轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)复用技术作为一种新型复用技术逐渐成为无线通信中研究的热点之一。OAM复用技术利用携带有不同OAM模态值的涡旋电磁波之间具有相互正交这一特性,能够实现多路涡旋电磁波信号同时同频互不干扰的复用传输,是一种提高频谱利用率和系统容量的有效方法。本文在研究涡旋电磁波基础理论的同时,结合涡旋电磁波的产生方法、复用技术、微带贴片天线辐射原理及设计理论、阵列天线设计理论等多种技术手段,将矩形微带贴片天线单元以一定的半径沿圆周等距排列而形成阵列天线,通过馈电网络使得相邻贴片单元具有相同的馈电相位差,从而使阵列天线产生并发射具有涡旋结构的OAM涡旋电磁波。本文利用ANSYSHFSS软件设计两款分别工作在C波段(5.4-5.6GHz)和X波段(10GHz)附近两种频段的8阵元新型OAM阵列天线。针对目前无线通信技术面临的频谱资源紧缺问题,本文利用OAM阵列天线来产生具有不同模态值的涡旋电磁波,并通过OAM复用技术实现在同一时间、同一频率下的多路信号复用传输,一定程度上提高了频谱利用率和通信系统容量。本文设计的工作在C波段(5.4-5.6GHz)新型OAM阵列天线主要适用于当下最流行的Wi-Fi频段和即将实现的5G无线通信技术,X波段(10GHz)新型OAM阵列天线主要用于空间研究、广播卫星、地球探测卫星、气象卫星等空间探索中。由阵列天线得出的S11参数、电压驻波比(VSWR)、Smith圆图以及三维增益方向图可知,设计的阵列天线具有较好的辐射性能,满足OAM阵列天线设计的基本要求。然后利用PADS9.5软件绘制出阵列天线PCB文件图,制作出阵列天线PCB板,再将天线PCB板应用到通信系统中进行测试分析。最后对全文进行总结,对本文设计的OAM阵列天线所存在的问题提出了优化方案,并对基于OAM涡旋电磁波阵列天线的发展前景进行了展望。