關(guān)于軌道角動量天線的研究.pdf

1、現(xiàn)如今，隨著用于信息交換的無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，移動終端普及率逐漸上升，移動互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出爆炸式發(fā)展趨勢。為滿足增長的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，迫切需要更高速、更高效、更智能的新一代無線移動通信技術(shù)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量以及頻譜利用率，軌道角動量（orbital angular momentum, OAM）電磁渦旋技術(shù)作為一種復(fù)用技術(shù)在無線通信中逐漸成為研究的熱點(diǎn)。
　　電磁頻譜的開放性與有限性促進(jìn)了復(fù)用技術(shù)的不斷發(fā)展。現(xiàn)已有的復(fù)用技術(shù)包括

2、：頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)，即第一代移動通信系統(tǒng)（1G）;2G系統(tǒng)引入的時分復(fù)用(TDM；GSM、IS-136、PDC等系統(tǒng))，3G網(wǎng)絡(luò)引入的基于智能天線的空分復(fù)用(SDM)，4G網(wǎng)絡(luò)加入的正交頻分復(fù)用(OFDM)、多輸入多輸出（MIMO）以及認(rèn)知無線電（CR）。軌道角動量技術(shù)被認(rèn)為是下一代移動通信（5G）系統(tǒng)可能采用的傳輸技術(shù)之一。
　　鑒于軌道角動量的重要性，本文契合于具有軌道角動量的電磁渦旋的應(yīng)用，將光學(xué)與量子力學(xué)中的軌道角動

3、量引入到電磁學(xué)領(lǐng)域中。通過介紹拉蓋爾-高斯光束所具有的軌道角動量，闡述了軌道角動量的基本理論與性質(zhì)，通過推導(dǎo)渦旋電磁場的表達(dá)式是否滿足自由空間中波動方程的解，確定具有軌道角動量的電磁渦旋在自由空間中傳播時所滿足的條件。并且由于軌道角動量模式的正交性與無限性，確保了其可以作為一種傳輸方式應(yīng)用到無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域中。
　　本文探討了自旋角動量與軌道角動量的聯(lián)系與區(qū)別；描述了軌道角動量的產(chǎn)生、傳輸與檢測。并介紹了幾種重要的產(chǎn)生軌道角動量電

4、磁渦旋的天線，包括環(huán)形陣列天線、修正反射面天線、圓形微帶天線與環(huán)形Vivaldi天線陣。通過對產(chǎn)生軌道角動量電磁渦旋的方法總結(jié)，仿真模擬了一系列產(chǎn)生不同階數(shù)的軌道角動量天線系統(tǒng)。
　　軌道角動量天線采用圓錐形螺旋天線對半徑為40cm，焦距為30cm的旋轉(zhuǎn)拋物面天線進(jìn)行饋電，通過相位坡度法對其輻射場相位分布圖進(jìn)行檢測，判斷其為?=2的二階軌道角動量電磁渦旋，并且分析了饋源的結(jié)構(gòu)參數(shù)對軌道角動量的影響。
　　探討了不同形式的螺旋