【摘要】：為了應對無線通信中頻譜資源日益緊張的問題,軌道角動量(Orbital Angular Momentum:OAM)因其具有無限多的正交模式可作為一個新的復用維度而得到了廣泛關注。攜帶軌道角動量的電磁波被稱為OAM波,利用不同模式OAM波之間的正交性可構建多路相互正交的通信信道,實現(xiàn)同一帶寬內多路信號的并行傳輸。因此OAM波有望在不增加系統(tǒng)復雜度和系統(tǒng)帶寬的情況下,極大地提升通信系統(tǒng)的傳輸速率和系統(tǒng)容量。本文基于圓形天線陣列產生OAM波的方法對OAM模式復用和電磁波極化復用的關系進行了研究。本文首先設計了一個雙模式單極化OAM波復用天線陣列。仿真結果表明本文設計的天線能在2.4GHz頻段內產生OAM模式l=+1和OAM模式l=+2復用的OAM波。在此基礎上,考慮將OAM模式復用技術與極化復用技術結合使用,設計了一種雙模式雙極化OAM波復用天線陣列。仿真和實驗結果均證明所設計的天線在2.6GHz-3.1GHz的頻帶內可以產生雙極化雙OAM模式復用的OAM波:x方向極化、OAM模式l=-1,x方向極化、OAM模式l=+1,y方向極化、OAM模式l=+1和y方向極化、OAM模式l=-1。利用天線產生的不同波束之間的正交性,在不增加額外的編解碼算法以及其他復用方法的情況下實現(xiàn)了同頻傳輸。仿真和實驗結果驗證了不同模式OAM波之間的正交性,證實了OAM復用技術用于通信系統(tǒng)中提升通信容量的可行性�；赨SRP軟件無線電平臺的通信實驗驗證了OAM模式復用技術和極化復用技術相互兼容并可同時使用,為未來OAM波在無線通信中的使用奠定了基礎。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN92
【圖文】：

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文渦旋光束類似的 OAM 波，提出了利用 OAM 波之間的正交性和效率，第一次將 OAM 的研究擴展到微波頻段無線通信領hammadi 等對微波頻段 OAM 做了一個系統(tǒng)的研究，對天線進行了理論分析與仿真，產生了攜帶 OAM 模式的 OAM 波提出的天線陣列形式及產生的 OAM 波的相位仿真圖。在此開始受到越來越多的關注，許多學者開始研究微波頻段的 O

法進行了理論分析與仿真，產生了攜帶 OAM 模式的 OAM 波[30]。圖所提出的天線陣列形式及產生的 OAM 波的相位仿真圖。在此之后，O域開始受到越來越多的關注，許多學者開始研究微波頻段的 OAM 波。圖 1-2 圓形天線陣列產生 OAM 波[30]012 年，以上兩個研究小組合作，進行了 OAM 在微波頻段的第一次無該研究團隊利用 OAM 波技術對兩路攜帶不同模式的 OAM 波做編碼，同頻傳輸了 442 米的距離[31]，該實驗的示意圖如圖 1-3 所示。雖然這基于OAM波的通信實驗，但是該實驗使用了模式為0和模式為1的兩路沒有利用兩路 OAM 模式數(shù)均不為 0 的 OAM 波，因此實驗也有一定的局

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文段單模式 OAM 波的產生方法日漸成熟后，學者們的研究重心模式復用、OAM 模式與極化復用的結合、基于 OAM 復用的通信。2014 年，Yan Y 等人利用四個 OAM 模式和兩個偏振態(tài)構建了 用通信鏈路，通信速率達 32Gbit/s，頻譜利用率達 16bit/s/Hz，比低于33810 . [47]。2015 年，回曉楠等人提出了一種雙 OAM 模器天線，并驗證了 OAM 復用的通信鏈路。收發(fā)天線在相距 4m 的 OAM 波之間可以達到 20dB 的隔離度，并實現(xiàn)了在 60GHz 處高調制信號的同時傳輸[37]。該實驗的實驗方案示意圖及實驗結果如7 年上海交大的團隊設計了工作在 5.72-5.95GHz 的雙模式（l=1，陣列，并驗證了兩個不同模式 OAM 波之間的隔離度為 19dB[48]

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本文編號：2749827