更高通信速率的需求与频谱资源日益紧缺的现状亟需新的技术来增加无线通信信道容量。轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)天线可以将多路信号同时同频复用传输,近年来引起了国内外专家学者的广泛关注,它为解决无线电技术面临的问题提供了新的思路。本文首先阐明了轨道角动量基本原理,介绍了轨道角动量多路复用过程、微波频段产生OAM涡旋电磁波的四种方法以及OAM阵列天线馈电的四种方式。然后基于微带天线技术阐述了天线辐射机理及阵列天线的设计流程,分析了四种不同辐射贴片的尺寸参数计算过程并对微带天线宽频技术和圆极化技术中常用的几种方法进行了概述。之后结合三维电磁场仿真软件设计了四款不同贴片形状的OAM微带阵列天线,仿真所得的回波损耗、电场幅值图、方向图等结果表明,设计的阵列天线均能有效地产生具有OAM特性的涡旋电磁波,且不同OAM模态的涡旋电磁波可以同时同频无干扰地传输数据。设计了一款矩形OAM微带阵列天线,该天线可以在两个不同频点同时产生7种不同OAM模态的涡旋电磁波。文中,利用“曲流”技术设计了一款圆形开槽的微带阵列天线,天线能够在双频点工作,同时发现在不同频点辐射出的涡旋电磁波旋向相反。将天线制作为实物并进行了测试,实测结果与仿真结果有较好的一致性。利用圆极化技术仿真设计了一款能够辐射出具有圆极化特性涡旋电磁波的阵列天线,两种复用特性的结合能够更进一步提升通信系统容量。最后,基于Butler矩阵原理对组成馈电系统的各单元模块进行设计并利用电磁仿真软件优化相关尺寸参数,结果表明设计的单层微带4×4 Butler矩阵馈电网络匹配特性良好,能有效地实现移相功能。