近年来,为了使信道容量和频谱利用率增大,且为了使通信网络的可靠性与安全性更高,轨道角动量（Orbital Angular Momentum,简称OAM）技术被引入。目前,采用阵列天线激发涡旋电磁波的方法得到广泛研究,但由于阵列中移相器件成本较高,不利于大量生产与制造。因此为了降低产生涡旋电磁波的相控阵的成本,对于涡旋电磁波的相关理论仍然值得深入研究。本文首先以天线阵列基本理论为基础,详细分析并研究了几种均匀阵列天线的典型特性,其中主要包括均匀直线阵列和均匀平面阵列。然后研究了携带轨道角动量的涡旋电磁波基础理论,并以此为基础,研究了产生涡旋电磁波的几类主要方法。其次详细研究了均匀圆形阵列激发涡旋电磁波的方法,并以该方法为基础,提出一种新型的基于固定延迟线激发涡旋电磁波的方法。其核心在于利用固定的延迟线代替移相器,推导信号频率对延迟线所能延迟相位的基本公式。并且分别对8阵元和16阵元的基于固定延迟线的均匀圆形阵列系统进行仿真,验证该方法产生是否能成功产生涡旋电磁波,随后根据仿真结果分析不同参数对产生涡旋电磁波以及其拓扑荷数的影响。该方法使用延迟线取代移相器,大大降低了产生涡旋电磁波方法的成本,进而对于涡旋电磁波的广泛应用起到了很大的作用。随后,研究相控阵扫描原理,分析一维扫描阵列和二维扫描阵列控制波束转向的具体方法。根据该原理推导出涡旋电磁波指向指定角度应满足的公式,将其与所提出的基于延迟线的激发涡旋电磁波的方法相结合,进而提出一种基于相控阵的具有任意指向的涡旋天线设计方法,并采用8阵元和16阵元的均匀圆形阵列验证该设计方法。最后,根据所提出的基于固定延迟线的激发涡旋电磁波产生方法,搭建实物系统进行验证,对8阵元的天线阵列进行测试,能够产生拓扑荷数最大为3的涡旋电磁波。