關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的迅猛發(fā)展，移動終端普及率逐漸上升，移動互聯(lián)網呈現(xiàn)出爆炸式發(fā)展趨勢。為滿足增長的移動數據業(yè)務需求，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，進一步提升系統(tǒng)容量以及頻譜利用率，軌道角動量（orbital angular momentum, OAM）電磁渦旋技術作為一種復用技術在無線通信中逐漸成為研究的熱點。
　　電磁頻譜的開放性與有限性促進了復用技術的不斷發(fā)展?，F(xiàn)已有的復用技術包括

2、：頻分復用(FDM)技術，即第一代移動通信系統(tǒng)（1G）;2G系統(tǒng)引入的時分復用(TDM；GSM、IS-136、PDC等系統(tǒng))，3G網絡引入的基于智能天線的空分復用(SDM)，4G網絡加入的正交頻分復用(OFDM)、多輸入多輸出（MIMO）以及認知無線電（CR）。軌道角動量技術被認為是下一代移動通信（5G）系統(tǒng)可能采用的傳輸技術之一。
　　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用，將光學與量子力學中的軌道角動

3、量引入到電磁學領域中。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，通過推導渦旋電磁場的表達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用到無線通信系統(tǒng)領域中。
　　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生、傳輸與檢測。并介紹了幾種重要的產生軌道角動量電

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。通過對產生軌道角動量電磁渦旋的方法總結，仿真模擬了一系列產生不同階數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的旋轉拋物面天線進行饋電，通過相位坡度法對其輻射場相位分布圖進行檢測，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構參數對軌道角動量的影響。
　　探討了不同形式的螺旋