随着通信技术飞速发展,不断增加的通信业务使得不可再生的频谱资源日益紧缺。近年来,以电磁涡旋波前形式展现的信息调制能力也越来越受到国内外关注,理论上涡旋电磁波具有无限多个模式,不同模式之间具有良好正交性。将轨道角动量理论应用到无线通信领域,以不同模式的OAM波束作为信息载体,可以实现在同一频率上同时传输不同信号而互不干扰,从而极大的提高了频谱利用率和通信系统容量,这为无线通信领域的复用技术提供了一种全新的解决方案。反射阵列天线由于阵列具有大量的反射相移特性的单元,通过调节单元结构参数可以设计阵列的表面相位分布来实现波束赋形,因此非常适合产生高增益、波束发散角小的OAM波束。本文将现有的一些天线技术如多频技术、极化技术等与OAM技术相结合,从而产生不同的OAM模式,这不仅进一步提高OAM天线设计的自由度,同时增强天线在实际应用中的灵活性。首先对轨道角动量基础理论进行详细的阐述,对OAM模式的产生和检测方法进行了介绍。其次对OAM平面反射阵列天线的阵面相位补偿的计算公式进行了理论推导,并验证了公式的正确性,为后续OAM平面反射阵列天线的设计提供了理论基础。针对传统单谐振结构单元存在反射相移特性曲线梯度大和相移范围不够的问题,提出了基于亚波长多谐振结构技术的单元结构,该单元在X波段具有良好的反射相移特性。然后基于该宽带单元设计了一款工作于X波段的宽带OAM平面反射阵列天线。最后对设计的阵列天线的相位和幅度分布进行了仿真分析,对天线进行了加工测试,并对产生的OAM模式进行了谱分析。基于多波束辐射理论和极化调控理论,设计了一款中心频率为12.5GHz的双波束双模式多极化OAM阵列天线。天线在两个不同的方向可以产生模式数分别为l(28)1和l(28)-1的OAM波束,并且通过改变馈源的入射方向,可以将线极化入射波反射形成线极化波和圆极化波。最后对阵列天线进行了仿真分析和加工测试。设计了双频线极化堆叠偶极子单元,并将单元交错排列组阵,提出了一款双频双模式多极化OAM平面反射阵列天线,在频率9.5GHz和18.5GHz处可以分别产生模式数l(28)2和l(28)1的OAM波束。由于单元交错组阵方式,设计的阵列天线同样具有变极化功能。最后对天线进行了仿真分析和加工测试。