基于軌道角動(dòng)量的多模態(tài)OAM渦旋電磁波微帶陣列天線設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)在信息通信領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有的頻譜資源同不斷增長(zhǎng)的帶寬需求間的矛盾也日益凸顯，如何有效地使用現(xiàn)有的頻譜資源并解決快速增長(zhǎng)的頻率需求成為亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。目前已經(jīng)涌現(xiàn)了若干技術(shù)用來(lái)改善無(wú)線通信的頻譜效率，其中最近提出的軌道角動(dòng)量(Orbital Angular Momentum，OAM)技術(shù)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛研究。
　　OAM技術(shù)是利用不同OAM模態(tài)之間的正交性，將多路OAM渦旋電磁波信號(hào)在同一時(shí)間、同一頻點(diǎn)編

2、碼發(fā)送進(jìn)行復(fù)用傳輸，可以作為一種可能增加信道容量以及通信系統(tǒng)頻譜效率的潛在方法。本文在分析軌道角動(dòng)量基本原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合軌道角動(dòng)量的產(chǎn)生方法、微帶天線、寬頻天線技術(shù)、圓極化技術(shù)和饋電技術(shù)等相關(guān)理論，將微帶貼片天線單元沿著圓周等距排列，通過(guò)控制陣元間饋電相位差將軌道角動(dòng)量技術(shù)應(yīng)用于陣列天線中，利用ANSYSHFSS軟件設(shè)計(jì)8陣元新型OAM陣列天線，得到天線三維輻射圖、方向圖等特性參數(shù)，針對(duì)天線的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析討論。最后總結(jié)全文，對(duì)本

3、設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題提出了進(jìn)一步的改進(jìn)方案，并針對(duì)多模態(tài)軌道角動(dòng)量渦旋電磁波陣列天線的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
　　本文工作內(nèi)容如下:
　　1)針對(duì)頻譜資源緊缺已成為無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的瓶頸的現(xiàn)狀，基于微帶天線、圓極化技術(shù)、相控陣饋電技術(shù)等多種應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合軌道角動(dòng)量應(yīng)用于新型8陣元OAM陣列天線設(shè)計(jì)中，對(duì)無(wú)線通信領(lǐng)域利用渦旋電磁波提高頻譜利用率作一些有益的理論探索。
　　2)針對(duì)傳統(tǒng)陣列天線設(shè)計(jì)的不足，利用ANSYSHFSS電

4、磁仿真軟件設(shè)計(jì)了多款新型8陣元多模態(tài)OAM渦旋電磁波微帶陣列天線，通過(guò)相控技術(shù)使陣元間產(chǎn)生不同的饋電相位差，可以產(chǎn)生具有多種模態(tài)軌道角動(dòng)量特性的渦旋電磁波，其中所生成OAM模態(tài)值分別為l=0，l=±1，l=±2，l=±3。
　　3)本文提出的新型OAM渦旋電磁波陣列天線可以工作在時(shí)下流行的X波段、L波段以及2.45GHz公共頻段。仿真實(shí)驗(yàn)證明了在其工作頻段內(nèi)陣列天線可以產(chǎn)生具有多模態(tài)軌道角動(dòng)量特性的渦旋電磁波，在其所對(duì)應(yīng)的工作頻段