涡旋电磁波无线通信技术的研究进展

由电磁动力学可知,电磁波可携带与极化方式相关的自旋角动量(Spin Angular Momentum,SAM)和与坡印廷矢量运动方式相关的轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM).当OAM不为零时,电磁波的波前电场分布呈漩涡状且具有沿轴向传播的特性,人们形象地将这类电磁波称为涡旋电磁波.学界在平面电磁波场强数学模型的基础上引入了一个以OAM的拓扑荷l(又称模态)为参数的傅里叶旋转因子描述涡旋电磁波的波前场,因此,涡旋电磁波波前具有与拓扑荷l相关联的"极化"图案,利用不同模态的涡旋电磁波的极化图案可进一步提升无线通信系统信道容量.研究表明,在开放环境下由均匀圆阵列(Uniform Circular Array,UCA)阵列产生"平面"涡旋电磁波波束尽管可行,但要获得模态复用增益,需要探索基于复平面内单位圆周上分布的正交相位序列的涡旋电磁波波束产生与信息传输方法.文中也调研了无线射频领域OAM与MIMO体制相兼容的研究现状.     

电磁波极化的专题教学方法研究

极化是电磁波的重要特性之一,但常因为概念抽象、内容精炼而难以被学生理解掌握.本文提出了面向极化应用的专题教学方式,重点从合成和分解的角度来讨论平面电磁波的极化,并借助开放的仿真软件,帮助学生通过生动直观地验证极化规律来全面掌握极化概念.     

时变电磁波瞬态极化投影矢量的数字特征

瞬态极化概念是描述时变电磁波极化动态变化特性的重要手段.在正态假设下,研究了时变电磁波瞬态极化投影矢量(IPPV)的概率分布和均值、方差、混合二阶矩等数字特征,得到了电磁波IPPV一些重要统计性质.分析了JPPV相对于Stokes参数表征的优势.证明了电磁波在特征极化基上IPPV的3个分量互不相关,得到了IPPV的数字特征随波的极化度的变化关系.这些工作为随机性散射波或辐射波的极化特性分析提供了有用工具,对雷达目标动态极化散射特性表征、目标检测、目标特征提取与识别等领域的研究具有启发意义.     

雷达极化测量技术

极化信息同雷达信号中的幅度、相位、频率、波形一样,是雷达信号的一个重要参量。不同的辐射源,其极化方式也不同,测量电磁波信号的极化方式对辐射源信号分类、识别都具有重要意义。基于此,提出了用一对正交天线来测量辐射源的极化,通过对此方法进行Matlab仿真实验,并分析实验结果,证明了理论模型和算法的正确性,同时阐述了此方法的优缺点。     

电磁波极化改变干扰试验效果的技术分析

电磁波极化是天线辐射特性的一个重要参数,通过对一次电子对抗试验中对机载接收设备干扰无效的技术分析,判断出水平极化干扰电磁波以近似零度角入射时,机载圆极化接收天线产生了一个近似于“雷达盲区”的极化响应是干扰设备对机载圆极化设备干扰效果差的根本原因,当追加圆极化罩后,干扰效果相当令人满意。     

电磁波极化的图形化复数教学研究

本文利用电磁波的基本特性,将空间任意方向传播的电磁波变换到沿Z轴正方向传播的形式,然后采用矢量空间和复平面重合的形式来描述电场强度矢量合成,从而将电磁波的极化问题转换成正、反转复数的分析,利用图形直观地展现电磁波的极化规律,实践表明,图形化复数教学方法有助于学生理解电磁波的极化,也为“电机学”课程空间磁势分析方法打下基础。     

全极化微波辐射计10．7GHz极化通道法拉第旋转校正分析

全极化微波辐射计海面风场反演使用的10.7GHz电磁波在穿过电离层时其极化平面会发生法拉第旋转.根据目前微波辐射计法拉第旋转校正使用的3种方法,分析了其应用于10.7GHz极化通道校正的可行性.对基于电离层和地磁场数据沿观测路径积分计算法拉第旋转角的校正方法进行详细研究,建立了观测路径单位矢量与地磁场矢量的夹角随高度变化的几何关系,给出了积分计算的具体流程.最后根据计算结果对法拉第旋转角的变化规律进行了分析,为星载全极化辐射计的升降交点选择提供参考.     

基于Matlab的电磁波极化仿真

电磁波极化是电磁理论中的一个重要概念,借助Matlab计算数据处理和图形展示功能,用图画方式把电磁波极化的全貌展示出来,这样不必通过数学上抽象的解析推导,就可以对问题展开讨论,促进教学的开展。实验仿真给出了左极化、椭圆极化图形,具有直观性,便于对比观察。     

FF／FB媒质等效电磁参数的数值计算

FF/FB（feedforward/feedbackward)媒质是近年来提出的人工合成复杂媒质采用全波数值方法对FF/FB媒质中单个填充单元在平面电磁波照射下的极化和磁特性进行了分析,计算了平面电磁波垂直入射和斜入射时FF/FB媒质的等效电磁参数。建立了电偶极子-磁偶极子FF/FB物理模型,该数值方法可用于分析由任意结构（形状）前后端振子组成的FF/FB媒质的等效电磁参数。     

华东师范大学1982年无线电物理(微波)学科硕士学位研究生入学试题

试题名称:电磁场理论1.求直角坐标单位矢量?,?,?与圆柱坐标单位矢量?,?,?之间的关系.(20分)2.有一沿正z方向传播的平面电磁波,其电场强度的复振幅为??式中A_1和A_2均为实常数,试说明此平面电磁波的极化状态,并求出此平面电磁波所到之处的电场强度的有效值.(20分)     

电磁波极化的研究与仿真

为更好地理解电磁波的传播规律和极化形态,在软件中对不同极化类型的波进行建模与仿真,得到了不同极化波随时间变化的动画效果,使得抽象的概念变得直观,进而深层次地挖掘电磁波极化理论的应用价值。     

电磁波极化实验的改进

电磁波极化在通信、导航和雷达等方面有着重要应用,同时电磁波极化实验能帮助学生理解电磁波的极化。基于此,在现有电磁渡极化实验设备的基础上,我们可用万用表替代直流微安表,有效地观察到电磁波的圆极化和椭圆极化现象。本文利用Matlab语言实现了测量数据的可视化。     

涡旋电磁波无线通信技术的研究进展

It is known from electromagnetic momentum that electromagnetic waves can carry Spin Angular Momentum (SAM) related to polarization and Orbital Angular Momentum (OAM) related to the trajectory of the Poynting vector. When OAM is not zero, the wave-front electric field distribution of the electromagnetic wave is vortex-like and has the characteristic of propagating along the axial direction. Therefore, this electromagnetic wave is aptly named vortex electromagnetic wave. Based on the mathematical model of the plane electromagnetic wave field, the researchers introduce a Fourier factor that uses the topological charge (also called mode) of the OAM as a parameter to describe the field of the vortex electromagnetic wave. Therefore, the wave-front of the vortex electromagnetic wave with a “polarization” pattern associated with topological charge, the use of polarization patterns of vortex electromagnetic waves in different modes can further increase the spectrum effect of the wireless communication system. Studies show that although it is feasible to generate "planar" vortex electromagnetic wave beams from Uniform Circular Array (UCA) arrays in an open environment, to obtain modal multiplexing gain, and it is necessary to explore vortex electromagnetic wave beams based on orthogonal phase sequences distributed on a unit circle in the complex plane. At the same time, the paper also investigates the current research status of compatibility between OAM and Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems in the field of radio frequency.     

基于部分校准极化敏感阵列的信号DOA和极化参数迭代估计

针对安装于飞机机翼上,具有不同结构极化敏感天线的部分校准阵列,该文提出了一种完全极化电磁波DOA和极化参数的迭代估计方法。该方法基于部分校准阵列,估计阵列误差;然后利用阵列误差,估计单个极化敏感天线的极化导向矢量;最后利用极化导向矢量,估计完全极化电磁波DOA和极化参数。迭代运行上述三步,可以逐步提高估计精度。计算机仿真验证了该方法是收敛的,并且具有良好的鲁棒性。     

箔条云极化特性与雷达散射截面测量研究

从最一般的电磁波椭圆极化方程出发,分析了线极化波和圆极化波的构成条件、极化分解和极化的合成方式;探讨了箔条云的散射特性和极化特性;重点研究了箔条云与测试雷达之间的极化特性匹配关系对散射截面测量结果的影响．最后,指出了箔条云雷达截面测量方式对箔条工程实践的作用．     

衍射微柱透镜聚集特性的严格电磁分析

利用时域有限差分(FDTD)方法作为严格电磁计算模式,分析了有限口径衍射微柱透镜衍射效率与透镜F数的关系.严格分析比较了在不同入射极化波(TE极化和TM极化)情况下,具有不同面型分布(连续面型和8台阶、2台阶量化面型)的微柱透镜衍射效率随透镜F数的变化,并且与传统标量理论进行了比较.结果表明,随着F数的减小,标量理论和严格矢量理论得到的透镜衍射效率之差逐渐加大;在大F数情况,TM极化波入射时微柱透镜的衍射效率要略高于TE极化波入射的情况.     

Effect of switching a magnetoplasma medium on a traveling wave:longitudinal propagation

The interaction of electromagnetic radiation with a time-switched magnetoplasma is considered. It is shown that for longitudinal propagation within the so-called radio approximation (neglecting ion motion), the original wave splits into three waves whose frequencies are different from that of the incident wave. One of the waves is strongly influenced by the static magnetic field, and its frequency can be controlled by the strength of this field. Numerical results are presented for the cases of right-hand and left-hand circular polarization of the incident waves     

基于时频分析的电磁脉冲耦合效应研究*

为了解高功率电磁脉冲对电子系统的干扰与毁伤影响,利用基于Wigner鄄Ville 分布的时频分析方法对耦合进电子系统内部的电磁信号进行了特征分析。与单独的时域分析和频域分析相比,时频分析不仅能够得到信号的时域特征和频域特征,还能同时得到信号各频率分量随时间的变化情况。利用瞬态极化时频分析,进一步得到信号极化状态在时频域的分布。仿真结果表明,时频分析得到的结果更全面详细,可以根据时频分析得到的信号特征更加准确地指导电子系统的高功率电磁脉冲防护加固。     

电磁波极化形式的频域判据

电磁波极化的判定问题是电磁场理论教学中的重点和难点。当电磁波的电场分量和波矢量表达式是坐标基矢量的组合形式时,学生往往难以用右手定则判定其极化形式。本文从电磁波极化定义出发,结合有向曲线绕向的计算方法和复矢量运算法则,给出了极化形式的频域判据。学生直接对电场复矢量进行简单的矢量乘法运算即可完成判定,提高了解决此问题的效率和准确度。     

高空核电磁脉冲海面散射的仿真研究

根据电磁场水平极化波和垂直极化波的反射系数和折射系数表达式,分析了高空核电磁脉冲（HEMP）传播到海面后,在不同极化时的反射系数和折射系数随入射波角度和频率变化的规律。