渦旋電磁波在無線通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、渦旋電磁波作為一種新機(jī)制，在同一頻率可攜帶無窮多種軌道角動(dòng)量(OAM)模式，并且各OAM模式彼此正交。利用這種正交性，將渦旋電磁波作為信息傳輸?shù)妮d體應(yīng)用于無線通信，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)同頻的多路傳輸，將有望解決現(xiàn)有無線通信頻譜資源日益緊張以及通信速率有限等問題，為高速率、大容量、高性能的無線通信提供解決思路。
　　將渦旋電磁波應(yīng)用于無線通信，首先需要產(chǎn)生渦旋電磁波。由此，本文致力于研究一種簡(jiǎn)單易行，可高效產(chǎn)生多種OAM模式的渦旋電磁波產(chǎn)生

2、裝置，探索渦旋電磁波在無線通信中的應(yīng)用。本文的主要研究?jī)?nèi)容為：
　　1)概述了 OAM基本原理及渦旋電磁波的結(jié)構(gòu)、特性；詳細(xì)分析了圓環(huán)陣產(chǎn)生渦旋電磁波的基本理論，只需改變天線單元的激勵(lì)相位就可產(chǎn)生所需要的OAM模式，各模式獨(dú)立可控、實(shí)現(xiàn)靈活。
　　2)采用CST仿真軟件對(duì)三種不同單元形式的圓環(huán)陣產(chǎn)生單個(gè)OAM模式的渦旋電磁波進(jìn)行建模仿真，驗(yàn)證了圓環(huán)陣產(chǎn)生渦旋電磁波的基本理論；基于單個(gè)OAM模式的實(shí)現(xiàn)方法，研究可高效產(chǎn)生多個(gè)O

3、AM模式的渦旋電磁波裝置，并以雙層矩形貼片圓環(huán)陣和三層單極子圓環(huán)陣為例，分別給出了實(shí)現(xiàn)多個(gè)OAM模式渦旋電磁波的方法及模型。
　　3)以充分的數(shù)值模擬實(shí)例為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了 OAM模式數(shù)、陣元數(shù)量、陣列半徑以及陣元的初始相位等參數(shù)的影響；綜合考慮各方面因素，設(shè)計(jì)了工作于X波段、可高效產(chǎn)生多個(gè)OAM模式渦旋電磁波的三層圓環(huán)陣，仿真分析了不同工作狀態(tài)下的電場(chǎng)相位分布、遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖及遠(yuǎn)場(chǎng)相位特性。
　　4)為滿足三層圓環(huán)陣各天線單元

4、所需的激勵(lì)條件，分別設(shè)計(jì)了工作于X波段的6路、8路、12路功分器以及功率比為6:8:12的3路不等分功分器，并對(duì)各功分器性能進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真基本吻合；由功分器與移相線組成饋電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)三層圓環(huán)陣進(jìn)行整體性能測(cè)試，針對(duì)其工作狀態(tài)，分別測(cè)量了歸一化方向圖與相位性能。三層圓環(huán)陣七種工作狀態(tài)下的方向圖、相位實(shí)測(cè)與仿真結(jié)果都具有較好的一致性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可高效實(shí)現(xiàn)多個(gè)OAM模式的渦旋電磁波，為渦旋電磁波在高速率大容量無線通信中的應(yīng)用進(jìn)一步