新型軌道角動量天線的研究.pdf

1、近年來，無線通訊技術(shù)快速發(fā)展，無線通信系統(tǒng)所分配的頻譜變得異常擁擠，不斷增長的無線業(yè)務(wù)需求和日益嚴(yán)重的頻譜資源匱乏的問題，成為了無線通信發(fā)展的阻礙。在這一背景下，研究人員提出了利用軌道角動量復(fù)用技術(shù)提升無線通信容量的想法。
　　軌道角動量復(fù)用作為一種新的無線通信領(lǐng)域的復(fù)用技術(shù)，其理論基礎(chǔ)來源于量子力學(xué)中的軌道角動量理論，如果該技術(shù)能投入實(shí)際運(yùn)用，可以將無線通信的帶寬極大地拓寬，有效地提升頻譜利用率。因此，軌道角動量天線的研究對無線

2、通信發(fā)展有著重要意義。
　　本文針對這一研究熱點(diǎn)，對軌道角動量天線進(jìn)行了探索和研究。文章介紹了渦旋電磁波的研究背景及意義，回顧了近年來國內(nèi)外軌道角動量天線的研究動態(tài)并進(jìn)行總結(jié)。同時，文章闡述了軌道角動量相關(guān)的理論基礎(chǔ)，為后面天線設(shè)計提供理論支持。
　　本文提出了一種新的實(shí)現(xiàn)軌道角動量方法，并基于此方法設(shè)計了一種軌道角動量喇叭天線。設(shè)計原理是基于圓波導(dǎo)中極化簡并模式組合可得到相位因子的特點(diǎn)，理論分析表明利用波導(dǎo)中的TEmn或m

3、nTM模式，可得到±m(xù)和±(m-1)階的軌道角動量。本文用HFSS和FEKO兩種軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，天線工作在x波段，用兩個端口饋電以實(shí)現(xiàn)正交極化簡并模式疊加，結(jié)果表明在電場r,φ分量可得到±2階軌道角動量，電場x,y分量得到±1階軌道角動量。且加工測試結(jié)果與仿真結(jié)果一致。
　　本文將所設(shè)計天線作為拋物面饋源進(jìn)行探討，拋物面設(shè)計符合軌道角動量電磁波特點(diǎn)。增加拋物面反射后可以顯著提高天線增益，減小波束空心化范圍；經(jīng)拋物面反射后軌道角動