多模态涡旋电磁波生成方法研究

发布时间：2021-06-11 03:38

　　电磁频谱具有有限性,排他性,非耗竭性和易污染性,因此,提高频谱资源利用率是解决信息技术发展的动力之一。如今,电磁波承载信息的方式基本通过调控电磁波的极化,频率以及幅度,而轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）作为一种新的维度,在改善频谱资源利用率以及雷达成像等方面具有巨大的应用潜力。本文主要研究基于圆形阵列天线以及超表面天线来产生具有OAM的涡旋电磁波。首先,从理论上对圆形阵列天线产生涡旋电磁波进行了推导。分析阵列天线的模态并与理论相互验证,证明了公式推理的准确性。提出将一种携带OAM的单元进行组阵,理论公式以及仿真结果均证明,阵列产生的OAM不仅与阵列参数有关,同时与单元携带的OAM有关,可通过调控单元的OAM灵活调节阵列的OAM分布。同时,阵列产生的OAM可通过单元进行扩展,其取值范围不再局限于阵列单元的个数。进一步的,提出了基于OAM单元组阵来提高模态纯度的方法,为将来基于OAM单元组阵的应用提供了思路。然后,基于圆形阵列天线理论,提出一种8单元双频双模的阵列天线。设计一款可工作在0.9GHz以及1.8GHz的双频微带天线,同时设计可工作在0.9G... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同OAM本征值波前及幅相分布：(a)波前形状，(b)幅度分布，(c)相位分布

第一章 绪论3图1.2 涡旋电磁波通信实验图1.3 螺旋反射面 OAM 天线目前，用于产生微波、毫米波轨道角动量波束的主要方法有超材料天线[14-23]、阵列天线[24-29]、贴片天线[30-31]、行波天线[32-33]以及螺旋抛物面[5][34-35]。如图 1.4(a)所示，采用阵列天线产生涡旋电磁波是一种常见的方法，设计思想简单，控制各单元之间的相位即可产生所需模态的涡旋电磁波，但由于馈电网络复杂同时波束的发散角极大，因此对于加工以及通信具有一定的局限性。模态取值范围与单元的个数有关，因此高模态需要更多的单元，加剧了阵列设计的难度。如图 1.4(b)所示，采用圆极化微带天线的高阶模式可产生模态不为 0 涡旋电磁波，模态与圆极化天线的模式 TMnm有关

3图1.2 涡旋电磁波通信实验图1.3 螺旋反射面 OAM 天线目前，用于产生微波、毫米波轨道角动量波束的主要方法有超材料天线[14-23]、阵列天线[24-29]、贴片天线[30-31]、行波天线[32-33]以及螺旋抛物面[5][34-35]。如图 1.4(a)所示，采用阵列天线产生涡旋电磁波是一种常见的方法，设计思想简单，控制各单元之间的相位即可产生所需模态的涡旋电磁波，但由于馈电网络复杂同时波束的发散角极大，因此对于加工以及通信具有一定的局限性。模态取值范围与单元的个数有关，因此高模态需要更多的单元，加剧了阵列设计的难度。如图 1.4(b)所示，采用圆极化微带天线的高阶模式可产生模态不为 0 涡旋电磁波，模态与圆极化天线的模式 TMnm有关

【参考文献】：
期刊论文
[1]微带线直角弯曲最佳斜切率研究[J]. 路宏敏,吴保义,姚志成,万连城.  西安电子科技大学学报. 2009(05)

硕士论文
[1]基于轨道角动量复用的涡旋电磁波产生及传输研究[D]. 张宗堂.电子科技大学 2017
[2]携带轨道角动量涡旋电磁波天线及传输系统的研究[D]. 回晓楠.浙江大学 2015



本文编号：3223731