轨道角动量天线的研究及设计

发布时间：2020-09-10 11:17

　　 轨道角动量(OAM)电磁波束的涡旋特征退化现象以及轨道角动量天线的各种局限性使得涡旋波在微波及毫米波领域难以大范围应用。本文研究了OAM电磁波束的涡旋特征退化现象,探索了轨道角动量天线在近场通信领域的应用潜力,设计了行波谐振腔天线结构,实现了四种OAM模式复用,为任意种OAM模式复用带来了可能,使得轨道角动量天线真正具备了实用价值。首先设计了一个天线阵列以研究OAM电磁波束的涡旋特征退化现象,而后为了减小涡旋波的辐射零点对远场通信的影响,根据前文的分析设计一个用于近场通信的射频识别(RFID)轨道角动量天线。接着参考环形行波天线产生行波继而辐射出OAM电磁波束的原理,设计了可以产生旋转行波的圆形基片集成波导(SIW)谐振腔,这种谐振腔具有结构简单、体积小、成本低及易于与外围电路集成的优势。而后利用半模基片集成波导(HM-SIW)技术将所设计的圆形SIW谐振腔改进成漏波天线,将旋转的行波辐射出来形成OAM波束,完成了用于远场通信的轨道角动量天线设计,可切换模式辐射两种OAM电磁波束。并且研究了谐振腔天线的多点馈电方案,使其具备产生高纯度及高阶模式涡旋波的可能。最后利用谐振腔天线的谐振腔结构可复用的特点,将两个谐振腔进行复用形成了双圆形HM-SIW谐振腔天线,并设计了3dB 90°电桥与谐振腔天线的馈线连接,使得该天线可同时产生四种OAM模式进行通信,完成了四模双HM-SIW谐振腔的天线结构设计,实现在同一载波频率下利用“态分复用”通信大幅提高频谱效率的目标。这种特殊的可复用天线结构,可以根据实际使用需求复用n个谐振腔,并在同一频点处同时产生2n种OAM模式进行通信,扩大了2n倍频谱利用率,发挥了涡旋波通信的最大优势。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN820
【部分图文】：

风、水涡旋等。同时，宇宙中的光如光涡、黑洞等等。携带轨道角动小的普朗克常数力矩通常非常微小操作物体[37-40]。也能够携带角动量。沿 Z 轴传播 生的线性动量 = = 平[13]。但若不是理想的 TEM 波，所向上便可产生角动量[2]。携带轨道 )，文献[35]中给出了理想环形行波图 2-1 所示为垂直于传播方向的平位变化 2 的 l 倍。

旋角动量 S 和轨道角动量 L[44 = 轨道角动量 L 表示为 = = ( ) )是轨道角动量算子，A 为矢量传播的电磁波中添加相位旋转波束行进方向旋转，呈现出螺 ( ) = ( ) ( ) 电磁波即为涡旋电磁波，其中轨道角动量模式数。

l=3 l=-3同 OAM 模态的涡旋电磁波发射动量的方式主要有如图 旋反射面结构和天线阵旋结构主要源自于光学结构和天线阵列辐射则大进一步的探讨和研究。

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

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相关会议论文 前2条

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相关硕士学位论文 前4条

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本文编号：2815757