基于涡旋电磁波的大容量传输天馈设计
电子技术应用 2023年7期
张德智1，田震1，冯强2，李金龙1
（1.中国运载火箭技术研究院，北京 100076；2.西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安 710071）
摘要： 涡旋电磁波不同轨道角动量（OAM）模态的正交性可以作为新的信息复用维度进一步提升系统通信容量。设计了一种基于双环圆形阵列的涡旋电磁天馈系统，可同时产生±1、±2四模态涡旋电磁信号。暗室测试及系统联试结果表明，设计的天馈系统模态间隔离度好，可完成4路同频BPSK数传信号的同时传输且无误码，实现了系统通信容量的提升。
中图分类号：TN82
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223495
中文引用格式： 张德智，田震，冯强，等. 基于涡旋电磁波的大容量传输天馈设计[J]. 电子技术应用，2023，49(7)：1-6.
英文引用格式： Zhang Dezhi，Tian Zhen，Feng Qiang，et al. Design of hybrid mode transmission antenna on vortex electromagnetic wave[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(7)：1-6.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223495
中文引用格式： 张德智，田震，冯强，等. 基于涡旋电磁波的大容量传输天馈设计[J]. 电子技术应用，2023，49(7)：1-6.
英文引用格式： Zhang Dezhi，Tian Zhen，Feng Qiang，et al. Design of hybrid mode transmission antenna on vortex electromagnetic wave[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(7)：1-6.
Design of hybrid mode transmission antenna on vortex electromagnetic wave
Zhang Dezhi1，Tian Zhen1，Feng Qiang2，Li Jinlong1
(1.China Academy of Launch Vehicle Technology， Beijing 100076， China； 2.School of Electronic Engineering， Xidian University， Xi′an 710071， China)
Abstract： The orthogonality of different orbital angular momentum (OAM) modes of vortex electromagnetic wave can be used as a new dimension of information muti-use freedom to further improve the communication capacity. A vortex electromagnetic antenna system based on double uniform circular array is designed, which can generate ± 1 and ± 2 four mode vortex electromagnetic signals at the same time. The results of anechoic chamber test and system test show that the designed antenna system has well isolation between different modes, completes the data transmission of four BPSK signals without error code, and achieves significant improvement of system communication capacity.
Key words : vortex electromagnetic wave；hybrid mode；antenna system
0 引言
涡旋电磁波是一种携带有轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）的电磁波，同常见的平面电磁波相比，其表达式具有的相位因子，其中的为涡旋波的模态值，为空间方位角，因此具有螺旋状等相位面分布。当涡旋电磁波的OAM模态不同时，各个携带不同OAM模态的涡旋电磁波将相互正交，相当于增加了一个新的信息复用维度，这一新颖特性使得涡旋电磁波在无线通信、雷达探测等领域体现出巨大应用潜力。
环形阵列天线是较常用的产生涡旋电磁波的方式，但现有已公布的论文中设计的天线,大多只能生成单一模态或分时生成多OAM涡旋模态 ；通过多层均匀圆形阵列天线可以实现多模态的涡旋波，但天线的尺寸较大且多涡旋模态生成效率较低。本文提出一种改进的双环圆形阵列的涡旋电磁天馈系统，通过交替排布阵元的相位分布，可同时产生4模态的涡旋电磁信号。
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作者信息：
张德智1，田震1，冯强2，李金龙1
（1.中国运载火箭技术研究院，北京 100076；2.西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安 710071）
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