基于涡旋电磁波的大容量传输天馈设计
电子技术应用 2023年7期
张德智1，田震1，冯强2，李金龙1
（1.中国运载火箭技术研究院，北京 100076；2.西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安 710071）
摘要： 涡旋电磁波不同轨道角动量（OAM）模态的正交性可以作为新的信息复用维度进一步提升系统通信容量。设计了一种基于双环圆形阵列的涡旋电磁天馈系统，可同时产生±1、±2四模态涡旋电磁信号。暗室测试及系统联试结果表明，设计的天馈系统模态间隔离度好，可完成4路同频BPSK数传信号的同时传输且无误码，实现了系统通信容量的提升。
中圖分類號：TN82
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223495
中文引用格式： 張德智，田震，馮強，等. 基于渦旋電磁波的大容量傳輸天饋設計[J]. 電子技術應用，2023，49(7)：1-6.
英文引用格式： Zhang Dezhi，Tian Zhen，Feng Qiang，et al. Design of hybrid mode transmission antenna on vortex electromagnetic wave[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(7)：1-6.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223495
中文引用格式： 張德智，田震，馮強，等. 基于渦旋電磁波的大容量傳輸天饋設計[J]. 電子技術應用，2023，49(7)：1-6.
英文引用格式： Zhang Dezhi，Tian Zhen，Feng Qiang，et al. Design of hybrid mode transmission antenna on vortex electromagnetic wave[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(7)：1-6.
Design of hybrid mode transmission antenna on vortex electromagnetic wave
Zhang Dezhi1，Tian Zhen1，Feng Qiang2，Li Jinlong1
(1.China Academy of Launch Vehicle Technology， Beijing 100076， China； 2.School of Electronic Engineering， Xidian University， Xi′an 710071， China)
Abstract： The orthogonality of different orbital angular momentum (OAM) modes of vortex electromagnetic wave can be used as a new dimension of information muti-use freedom to further improve the communication capacity. A vortex electromagnetic antenna system based on double uniform circular array is designed, which can generate ± 1 and ± 2 four mode vortex electromagnetic signals at the same time. The results of anechoic chamber test and system test show that the designed antenna system has well isolation between different modes, completes the data transmission of four BPSK signals without error code, and achieves significant improvement of system communication capacity.
Key words : vortex electromagnetic wave；hybrid mode；antenna system
0 引言
渦旋電磁波是一種攜帶有軌道角動量（Orbital Angular Momentum, OAM）的電磁波，同常見的平面電磁波相比，其表達式具有的相位因子，其中的為渦旋波的模態值，為空間方位角，因此具有螺旋狀等相位面分布。當渦旋電磁波的OAM模態不同時，各個攜帶不同OAM模態的渦旋電磁波將相互正交，相當于增加了一個新的信息復用維度，這一新穎特性使得渦旋電磁波在無線通信、雷達探測等領域體現出巨大應用潛力。
環形陣列天線是較常用的產生渦旋電磁波的方式，但現有已公布的論文中設計的天線,大多只能生成單一模態或分時生成多OAM渦旋模態 ；通過多層均勻圓形陣列天線可以實現多模態的渦旋波，但天線的尺寸較大且多渦旋模態生成效率較低。本文提出一種改進的雙環圓形陣列的渦旋電磁天饋系統，通過交替排布陣元的相位分布，可同時產生4模態的渦旋電磁信號。
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作者信息：
張德智1，田震1，馮強2，李金龍1
（1.中國運載火箭技術研究院，北京 100076；2.西安電子科技大學 電子工程學院，陜西 西安 710071）
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