本文關(guān)鍵詞：渦旋電磁波接收新技術(shù)研究

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【摘要】：隨著信息技術(shù)的日漸成熟,通信業(yè)務(wù)得到不斷推動與發(fā)展,人們對通信服務(wù)的速率和帶寬提出了越來越高的要求,有限頻譜資源和日益增長的通信需求這一矛盾日益突顯。尤其是在一些對帶寬要求較高的業(yè)務(wù)上,如衛(wèi)星對地通信、高速云計(jì)算等。在此背景下,一種能夠更大程度上提高頻譜利用率和通信速率的新通信技術(shù)——渦旋電磁波通信應(yīng)運(yùn)而生。攜帶軌道角動量( Orbital angular momentum, OAM)的渦旋電磁波,利用不同渦旋態(tài)之間的正交性可以有效提高頻譜利用率和通信速率。近年來,基于OAM的渦旋電磁波通信越來越引起研究者的關(guān)注。渦旋電磁波具有中心相位奇點(diǎn)和暗中空結(jié)構(gòu)的輻射場,在實(shí)際應(yīng)用中,尤其是射頻渦旋電磁波,由于電磁波的發(fā)散特性,隨著通信距離的增加,其中心黑斑越來越大。波束的擴(kuò)散無疑增加接收端的難度和成本。更重要的是,理論上不同渦旋態(tài)的正交性是基于整個(gè)完整孔徑的接收才得以成立。當(dāng)波束擴(kuò)散無法保證整個(gè)孔徑接收時(shí),不同渦旋態(tài)的正交性得以破壞。為了解決這一問題,論文研究實(shí)際可行的渦旋電磁波接收新技術(shù)。在渦旋電磁波接收技術(shù)研究上,采用與OAM空間相位分布相逆的裝置,如螺旋相位板、全息板等,可以有效接收渦旋電磁波。但是隨著傳輸距離的增加,由于波束的發(fā)散性,即使是短距離通信,也沒有對應(yīng)的大孔徑接收天線。因此在射頻域一般采用完整孔徑的采樣接收技術(shù)。即在完整孔徑上均勻采樣,用離散的小孔徑構(gòu)成完整的大孔徑。實(shí)際應(yīng)用中,采樣天線的放置,接收與發(fā)射軸的不對準(zhǔn)等非理想接收條件以及信道噪聲對于渦旋電磁波的接收有很大的影響。論文在分析渦旋電磁波的研究意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,對傳統(tǒng)的基于完整孔徑采樣接收(Whole Aperture Sampling Receiving, WASR)的OAM射頻通信進(jìn)行了鏈路仿真,主要針對信道因素和非理想接收條件因素,旨在研究各個(gè)因素對WASP的影響。其次,針對波束發(fā)散使得完整孔徑接收技術(shù)受限這一問題,提出了基于部分角孔徑采樣接收技術(shù)(Patial Aperture Sampling Receiving, PASR)。從理論上分析了角孔徑大小與正交OAM模態(tài)的選擇、OAM復(fù)用鏈路與采樣天線的數(shù)量的關(guān)系等,并通過Matlab的Simulink模塊對信道因素和非理想接收因素進(jìn)行了仿真。此外,通過性能的比較,分析討論了PASR相對于WASR的優(yōu)勢及適用條件。最后,搭建了基于部分角孔徑采樣接收的射頻OAM復(fù)用通信鏈路實(shí)驗(yàn)平臺,驗(yàn)證基于PASR的OAM射頻通信的可行性。論文提出的部分角孔徑采樣接收技術(shù),可以在小孔徑接收的同時(shí)保證不同渦旋態(tài)電磁波的正交性,在一定程度上解決了射頻渦旋電磁波接收難題,為射頻渦旋電磁波通信的實(shí)用化提出了一個(gè)可實(shí)用的借鑒思路。
【關(guān)鍵詞】：軌道角動量 完整孔徑取樣接收 部分孔徑取樣接收 信道因素 非理想接收條件
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN927
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 課題背景11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 渦旋波的產(chǎn)生14
• 1.2.2 渦旋波的接收14-19
• 1.3 研究意義與研究內(nèi)容19-23
• 1.3.1 研究意義19-20
• 1.3.2 研究內(nèi)容20-21
• 1.3.3 主要創(chuàng)新點(diǎn)21-23
• 2 OAM模式解復(fù)用接收技術(shù)理論研究23-29
• 2.1 OAM模態(tài)的正交性以及有限孔徑對OAM譜的展寬23-24
• 2.2 完整孔徑取樣接收24-25
• 2.3 部分角孔徑接收(PAAR)理論25-26
• 2.4 部分孔徑取樣接收(PASR)理論26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 基于WASR的OAM射頻通信研究29-51
• 3.1 完整孔徑取樣接收概念與方案29-30
• 3.2 完整孔徑取樣接收仿真原理30-34
• 3.3 基于WASR的OAM通信鏈路仿真34-48
• 3.3.1 信道因素影響34-42
• 3.3.1.1 AWGN信道對通信系統(tǒng)的影響34-36
• 3.3.1.2 AWGN+Rician信道對通信系統(tǒng)的影響36-42
• 3.3.2 非理想接收條件對OAM通信的影響42-48
• 3.3.2.1 偏心因素42-44
• 3.3.2.2 旋轉(zhuǎn)因素44-45
• 3.3.2.3 接收天線徑向偏移因素45-46
• 3.3.2.4 接收天線角向偏轉(zhuǎn)因素46-48
• 3.3.2.5 接收天線口徑因素48
• 3.4 本章小結(jié)48-51
• 4 基于PASR的OAM射頻通信研究51-69
• 4.1 部分孔徑取樣接收概念與方案51-52
• 4.2 部分孔徑取樣接收仿真原理52
• 4.3 基于PASR的OAM通信鏈路仿真52-66
• 4.3.1 信道因素影響52-57
• 4.3.1.1 AWGN信道對通信系統(tǒng)的影響52-54
• 4.3.1.2 AWGN+Rician信道對通信系統(tǒng)的影響54-57
• 4.3.2 非理想接收條件對通信系統(tǒng)的影響57-66
• 4.3.2.1 發(fā)射波束模式不純凈因素57-58
• 4.3.2.2 偏心因素58-61
• 4.3.2.3 旋轉(zhuǎn)因素61-63
• 4.3.2.4 接收天線徑向偏移因素63-64
• 4.3.2.5 接收天線角向偏轉(zhuǎn)因素64-66
• 4.2.2.6 接收天線口徑因素66
• 4.4 本章小結(jié)66-69
• 5 基于PASR的OAM自由空間通信設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)69-77
• 5.1 部分孔徑取樣接收鏈路設(shè)計(jì)方案69-74
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)方案69-72
• 5.1.2 天線近場自動測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作72-73
• 5.1.3 部分接收裝置設(shè)計(jì)與制作73-74
• 5.2 基于PASR的OAM復(fù)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析74-75
• 5.3 本章小結(jié)75-77
• 6 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 作者簡歷85

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：816047