渦旋電磁波在無線通信中的應用研究.pdf

1、渦旋電磁波作為一種新機制，在同一頻率可攜帶無窮多種軌道角動量(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體應用于無線通信，可以實現(xiàn)同時同頻的多路傳輸，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。
　　將渦旋電磁波應用于無線通信，首先需要產生渦旋電磁波。由此，本文致力于研究一種簡單易行，可高效產生多種OAM模式的渦旋電磁波產生

2、裝置，探索渦旋電磁波在無線通信中的應用。本文的主要研究內容為：
　　1)概述了 OAM基本原理及渦旋電磁波的結構、特性；詳細分析了圓環(huán)陣產生渦旋電磁波的基本理論，只需改變天線單元的激勵相位就可產生所需要的OAM模式，各模式獨立可控、實現(xiàn)靈活。
　　2)采用CST仿真軟件對三種不同單元形式的圓環(huán)陣產生單個OAM模式的渦旋電磁波進行建模仿真，驗證了圓環(huán)陣產生渦旋電磁波的基本理論；基于單個OAM模式的實現(xiàn)方法，研究可高效產生多個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，分別給出了實現(xiàn)多個OAM模式渦旋電磁波的方法及模型。
　　3)以充分的數(shù)值模擬實例為基礎，詳細分析了 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，設計了工作于X波段、可高效產生多個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)下的電場相位分布、遠場方向圖及遠場相位特性。
　　4)為滿足三層圓環(huán)陣各天線單元

4、所需的激勵條件，分別設計了工作于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，并對各功分器性能進行了測試，實測結果與仿真基本吻合；由功分器與移相線組成饋電網(wǎng)絡，對三層圓環(huán)陣進行整體性能測試，針對其工作狀態(tài)，分別測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、相位實測與仿真結果都具有較好的一致性，且結構簡單，可高效實現(xiàn)多個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用進一步