基于軌道角動量的多模態(tài)OAM渦旋電磁波微帶陣列天線設(shè)計.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)在信息通信領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有的頻譜資源同不斷增長的帶寬需求間的矛盾也日益凸顯，如何有效地使用現(xiàn)有的頻譜資源并解決快速增長的頻率需求成為亟需解決的關(guān)鍵問題。目前已經(jīng)涌現(xiàn)了若干技術(shù)用來改善無線通信的頻譜效率，其中最近提出的軌道角動量(Orbital Angular Momentum，OAM)技術(shù)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛研究。
　　OAM技術(shù)是利用不同OAM模態(tài)之間的正交性，將多路OAM渦旋電磁波信號在同一時間、同一頻點編

2、碼發(fā)送進行復(fù)用傳輸，可以作為一種可能增加信道容量以及通信系統(tǒng)頻譜效率的潛在方法。本文在分析軌道角動量基本原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合軌道角動量的產(chǎn)生方法、微帶天線、寬頻天線技術(shù)、圓極化技術(shù)和饋電技術(shù)等相關(guān)理論，將微帶貼片天線單元沿著圓周等距排列，通過控制陣元間饋電相位差將軌道角動量技術(shù)應(yīng)用于陣列天線中，利用ANSYSHFSS軟件設(shè)計8陣元新型OAM陣列天線，得到天線三維輻射圖、方向圖等特性參數(shù)，針對天線的仿真結(jié)果進行了分析討論。最后總結(jié)全文，對本

3、設(shè)計中存在的問題提出了進一步的改進方案，并針對多模態(tài)軌道角動量渦旋電磁波陣列天線的發(fā)展前景進行了展望。
　　本文工作內(nèi)容如下:
　　1)針對頻譜資源緊缺已成為無線通信技術(shù)發(fā)展的瓶頸的現(xiàn)狀，基于微帶天線、圓極化技術(shù)、相控陣饋電技術(shù)等多種應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合軌道角動量應(yīng)用于新型8陣元OAM陣列天線設(shè)計中，對無線通信領(lǐng)域利用渦旋電磁波提高頻譜利用率作一些有益的理論探索。
　　2)針對傳統(tǒng)陣列天線設(shè)計的不足，利用ANSYSHFSS電

4、磁仿真軟件設(shè)計了多款新型8陣元多模態(tài)OAM渦旋電磁波微帶陣列天線，通過相控技術(shù)使陣元間產(chǎn)生不同的饋電相位差，可以產(chǎn)生具有多種模態(tài)軌道角動量特性的渦旋電磁波，其中所生成OAM模態(tài)值分別為l=0，l=±1，l=±2，l=±3。
　　3)本文提出的新型OAM渦旋電磁波陣列天線可以工作在時下流行的X波段、L波段以及2.45GHz公共頻段。仿真實驗證明了在其工作頻段內(nèi)陣列天線可以產(chǎn)生具有多模態(tài)軌道角動量特性的渦旋電磁波，在其所對應(yīng)的工作頻段