基于天线阵列的OAM波束产生与汇聚研究

发布时间：2021-04-29 08:33

　　轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）作为电磁波的一种固有属性,为信息调制提供了新的物理维度。由于OAM具有无穷多种相互正交的模式,可以提升无线通信的容量和频谱效率,近年来引起了众多学者的广泛关注。在OAM的研究过程中,OAM波束的产生和汇聚尤为重要,灵活的产生多个模式和相对收敛的波束对OAM的应用也起到关键作用。本文围绕OAM特性,在多模式OAM波束的产生、旁瓣抑制和波束汇聚等方面展开研究。首先,本文介绍了课题的研究背景及意义,概述了轨道角动量的研究进展,总结了现阶段OAM波束的产生和汇聚方式。接着介绍了轨道角动量的原理及检测方法,梳理了涡旋电磁波（Vortex Electromagnetic Wave,VEM）的特性,并对基于相控圆阵的OAM波束产生进行了理论及仿真分析,为后续研究提供理论支撑。其次,建立了单环时间调制圆阵的理论模型,并提出了一种用于产生多模式OAM波束的时间调制序列设计准则,仿真结果表明了该方法可以在中心频率和谐波频率上同时辐射多种模式。在此基础之上,提出了多环时间调制圆阵产生OAM波束的方法,设计了均匀导通时长和非均匀导通时长的时... 

【文章来源】：重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 轨道角动量研究进展
        1.2.2 OAM波束产生方法
        1.2.3 OAM波束汇聚方法
    1.3 论文主要内容及章节安排
第2章 轨道角动量电磁波理论基础
    2.1 引言
    2.2 轨道角动量与涡旋电磁波
        2.2.1 轨道角动量理论
        2.2.2 涡旋电磁波理论
    2.3 相控圆阵产生OAM波束
        2.3.1 理论分析
        2.3.2 仿真结果
    2.4 OAM模式检测方法
    2.5 本章小结
第3章 基于时间调制圆阵的OAM波束产生
    3.1 引言
    3.2 单环时间调制圆阵产生OAM波束
        3.2.1 基本原理
        3.2.2 数值仿真结果分析
    3.3 多环时间调制圆阵产生OAM波束
        3.3.1 基本原理
        3.3.2 数值仿真结果分析
    3.4 辐射方向图旁瓣抑制
        3.4.1 基于方向性阵元的旁瓣抑制
        3.4.2 基于遗传算法优化的多环时间调制圆阵的旁瓣抑制
    3.5 本章小结
第4章 基于天线阵列的OAM波束汇聚
    4.1 引言
    4.2 OAM波束发散特征
    4.3 阵列参数对OAM波束发散性的影响分析
        4.3.1 中心频率
        4.3.2 阵列半径
        4.3.3 阵元数目
    4.4 基于多环相控圆阵设计的OAM波束汇聚
        4.4.1 多环相控圆阵设计
        4.4.2 仿真结果分析
    4.5 基于多环时间调制圆阵优化的OAM波束汇聚
        4.5.1 优化模型
        4.5.2 仿真结果分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Fractal Uniform Circular Arrays Based Multi-Orbital-Angular-Momentum-Mode Multiplexing Vortex Radio MIMO[J]. Linjun Zhao,Hailin Zhang,Wenchi Cheng.  中国通信. 2018(09)
[2]电磁涡旋通信技术发展与现状[J]. 常青,林川,李显旭.  系统工程与电子技术. 2018(11)
[3]基于电磁涡旋的雷达目标成像[J]. 郭桂蓉,胡卫东,杜小勇.  国防科技大学学报. 2013(06)
[4]整数与分数阶涡旋光束相位奇点的稳定性分析[J]. 丁攀峰.  华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)



本文编号：3167202