关于轨道角动量天线的研究

发布时间：2017-11-15 16:03

  本文关键词：关于轨道角动量天线的研究

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【摘要】：现如今,随着用于信息交换的无线通信技术的迅猛发展,移动终端普及率逐渐上升,移动互联网呈现出爆炸式发展趋势。为满足增长的移动数据业务需求,迫切需要更高速、更高效、更智能的新一代无线移动通信技术,进一步提升系统容量以及频谱利用率,轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)电磁涡旋技术作为一种复用技术在无线通信中逐渐成为研究的热点。电磁频谱的开放性与有限性促进了复用技术的不断发展。现已有的复用技术包括:频分复用(FDM)技术,即第一代移动通信系统(1G);2G系统引入的时分复用(TDM;GSM、IS-136、PDC等系统),3G网络引入的基于智能天线的空分复用(SDM),4G网络加入的正交频分复用(OFDM)、多输入多输出(MIMO)以及认知无线电(CR)。轨道角动量技术被认为是下一代移动通信(5G)系统可能采用的传输技术之一。鉴于轨道角动量的重要性,本文契合于具有轨道角动量的电磁涡旋的应用,将光学与量子力学中的轨道角动量引入到电磁学领域中。通过介绍拉盖尔-高斯光束所具有的轨道角动量,阐述了轨道角动量的基本理论与性质,通过推导涡旋电磁场的表达式是否满足自由空间中波动方程的解,确定具有轨道角动量的电磁涡旋在自由空间中传播时所满足的条件。并且由于轨道角动量模式的正交性与无限性,确保了其可以作为一种传输方式应用到无线通信系统领域中。本文探讨了自旋角动量与轨道角动量的联系与区别;描述了轨道角动量的产生、传输与检测。并介绍了几种重要的产生轨道角动量电磁涡旋的天线,包括环形阵列天线、修正反射面天线、圆形微带天线与环形Vivaldi天线阵。通过对产生轨道角动量电磁涡旋的方法总结,仿真模拟了一系列产生不同阶数的轨道角动量天线系统。轨道角动量天线采用圆锥形螺旋天线对半径为40cm,焦距为30cm的旋转抛物面天线进行馈电,通过相位坡度法对其辐射场相位分布图进行检测,判断其为?2?的二阶轨道角动量电磁涡旋,并且分析了馈源的结构参数对轨道角动量的影响。探讨了不同形式的螺旋天线对抛物面天线馈电产生的轨道角动量阶数的影响。同时仿真模拟了偏馈反射面天线产生轨道角动量电磁涡旋的形式。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN828.6

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本文编号：1190369