随着互联网与移动通信的不断发展,相关领域的业务需求也在不断的增长,人们的生活水平也由此得到了很大的改善,但伴随着对无线通信的各种传输指标的要求提高,日益紧缺的频带资源利用率和带宽等限制了其更广泛的应用。携带有轨道角动量的涡旋电磁波在无线通信中具有频谱利用率高,抗干扰性好的多路复用等技术特点,是一种可以有效地提高频谱利用和增强信号传输的方法,有着广阔的发展应用前景。轨道角动量目前在光学领域里应用比较广泛,但在射频领域中还未得到充分的发展。本文在以上的背景下,对携带有轨道角动量的涡旋电磁波的产生和天线设计做了进一步的探索和研究。首先对涡旋电磁波的相关背景和研究意义做了综述,系统总结了目前为止轨道角动量的研究现状。继而对轨道角动量的基本概念和定义做了较为详细的论述,运用了Humblet的角动量分解原理和相关公式,并对轨道角动量的产生方式和检测做了总结。圆波导中存在着特有的极化简并现象,利用圆波导的相关特性可以激励产生不同的正交模式,相互叠加后会产生携带有涡旋相位因子的轨道角动量模式,从而产生相应的涡旋电磁波。本文基于以上背景和特性,使用同轴馈电的激励方式,利用TE₂₁模和TM₀₁模两种模式的结合,设计了一种在圆波导内产生轨道角动量波的新型辐射天线,并对其模型结构和设计参数进行了仿真优化和探讨。