当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

X波段涡旋波束传输特性的研究

发布时间:2018-06-12 03:49

  本文选题:轨道角动量 + 大气湍流 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文


【摘要】:近年来,如何进一步提高信道容量以满足人们日益增长的信息需求成为了通信领域的研究热点。轨道角动量(Orbital Angular Momentum)理论上具有无限多个模式,而且模式间彼此正交,因此携带轨道角动量的电磁波束为拓展信道容量提供了潜在的理论方法,形成了继时分复用,频分复用,波分复用等复用方式之后的一种全新的复用方式——态分复用。在通信及雷达探测等领域具有广泛的应用前景。首先,本文基于拉塞尔-高斯波束的解析表达式,研究了涡旋电磁波的产生,对相位奇点和轨道角动量特性进行了详细分析。利用Matlab仿真软件计算了涡旋波束在理想环境下,不同模式数相同截面条件下的能量和相位分布,相同模式数不同截面条件下的能量和相位分布及混合模式条件下的能量和相位分布。其次,介绍了Kolmogorov大气湍流理论,标量场衍射理论和角动量谱分解理论,进而针对微波波段上对大气折射率常数造成主要影响的各因素,建立模型并对大气折射率数值的变化进行了分析,在此基础上采用功率谱反演法和Zernike多项式法分别构造相位屏,比较了二者的优缺点并以此为基础模拟涡旋波束在湍流环境中传播特定距离时大气湍流对轨道角动量模式能量及相位分布的影响,计算并分析了涡旋电磁波传输特定距离后的轨道角动量能量占比分布情况。最后,确定了本文对于波前畸变程度的评价标准——RMS(Root Mean Square)和PV(Peak to Valley)。介绍了S-H波前探测器的系统组成,基于模式法波前重构理论对采用Zernike多项式进行波前重构过程中存在的截断误差进行了仿真分析。对经过湍流后的畸变波前进行了补偿,并通过谱分解方法对轨道角动量模式补偿效果进行了分析。
[Abstract]:In recent years, how to further improve the channel capacity to meet the increasing information needs has become a research hotspot in the field of communication. Orbital angular momentum (Orbital Angular momentum) has infinite modes in theory, and the modes are orthogonal to each other. Therefore, the electromagnetic beam carrying orbital angular momentum provides a potential theoretical method for expanding the channel capacity and forms the following time division multiplexing (TDM) and frequency division multiplexing (FDM). After wavelength division multiplexing and other multiplexing, a new multiplexing mode-state division multiplexing. It has a wide application prospect in the field of communication and radar detection. Firstly, based on the analytical expression of Laser-Gaussian beam, the generation of vortex electromagnetic wave is studied, and the characteristics of phase singularity and orbital angular momentum are analyzed in detail. The energy and phase distributions of vortex beam in ideal environment with the same cross section of different modes are calculated by Matlab simulation software. The distribution of energy and phase under the same number of modes and different cross sections and the distribution of energy and phase under mixed mode. Secondly, Kolmogorov's atmospheric turbulence theory, scalar field diffraction theory and angular momentum spectrum decomposition theory are introduced. The model is established and the variation of atmospheric refractive index is analyzed. Based on this, the phase screen is constructed by power spectrum inversion method and Zernike polynomial method, respectively. The advantages and disadvantages of the two methods are compared and the effects of atmospheric turbulence on the energy and phase distribution of orbital angular momentum model are simulated when vortex beam propagates at a specific distance in turbulent environment. The distribution of orbital angular momentum energy after the vortex electromagnetic wave propagates at a specific distance is calculated and analyzed. Finally, the criteria for evaluating the degree of pre-distortion of Yu Bo are determined, which are the RMS Root mean Square-and the Peak to Valleyn. The system composition of S-H wavefront detector is introduced. The truncation error in the process of wavefront reconstruction using Zernike polynomials is simulated and analyzed based on the mode method wave-front reconstruction theory. The distortion wavefront after turbulence is compensated and the compensation effect of orbital angular momentum mode is analyzed by spectral decomposition method.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN011

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 王轶凡;赵恒凯;王晓飞;郑国莘;;稳定大气环境边界层微波折射率结构常数建模[J];电子测量技术;2015年04期

2 晋军;邵尉;孟凡秋;;涡旋电磁波在军事无线通信中的应用[J];通信技术;2014年09期

3 蔡冬梅;王昆;贾鹏;王东;刘建霞;;功率谱反演大气湍流随机相位屏采样方法的研究[J];物理学报;2014年10期

4 刘义东;高春清;李丰;高明伟;;部分相干光的轨道角动量及其谱的分析研究[J];应用光学;2007年04期

5 张慧敏,李新阳;热风式大气湍流模拟装置的哈特曼测量[J];光电工程;2004年S1期

6 杨瑞科,吴振森,赵振维;微波斜径传播对流层大气湍流结构常数模型[J];微波学报;2003年02期

7 袁仁民,曾宗泳,肖黎明,马成胜;湍流池湍流特征研究[J];力学学报;2000年03期

相关博士学位论文 前1条

1 夏爱利;基于Shack-Hartmann波前传感器的自适应光学系统研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年

相关硕士学位论文 前4条

1 戴坤健;OAM光束传输特性及自适应光学波前畸变校正技术研究[D];北京理工大学;2015年

2 张晓波;大气激光通信湍流效应分析与仿真[D];西安电子科技大学;2013年

3 张晓雪;基于液晶的大气湍流模拟器设计[D];长春理工大学;2010年

4 汪洲;大气光通信中波前畸变补偿算法研究[D];华中科技大学;2009年



本文编号:2008196

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2008196.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户120b3***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com