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随着可用频率等无线传输资源逐渐消耗殆尽,基于电磁波轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)新维度的数据传输成为未来无线通信系统潜在核心关键技术.具有OAM的电磁波被称为涡旋电磁波,具体可分为通过回旋电子辐射生成的涡旋电磁波量子,以及由不同相位的电磁波量子叠加生成的统计态涡旋波束.然而,由于统计态涡旋波束被认为是基于多天线的多输入多输出(multipleinput multiple-output, MIMO)系统的一种在直射信道环境下波束成形的特例,从而对电磁波OAM传输是否具有新维度产生争论.特别是从微观层面到宏观层面,目前缺少相应理论文献和分析方法予以澄清.为解决这个问题,本文提出了一种基于量子电动力学(quantum electro-dynamics, QED)的轨道角动量分析方法,结合统计物理学概念,对涡旋电磁波轨道角动量传输过程进行分析,明确了量子态和统计态的区别.本文的主要创新点包括:(1)提出了一种结合统计物理学的量子电动力学分析方法,建立了电磁波微观状态与宏观状态的桥梁;(2)采用所提方法,对统计态OAM涡旋波束进行了全面分析,并与量子态O... 相似文献
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针对圆环形阵列天线产生轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)涡旋电磁波的技术,提出了一种基于多层板设计的双环形径向均匀圆阵列天线,用于产生多种OAM模式。以L型探针馈电的圆微带天线为单元,将多个相同的单元天线等间隔的分布在一个同心圆上组成双环形阵列天线,并采用等幅且同一圆环的相邻阵元间以连续相位差的方式馈电。HFSS仿真表明,上述天线阵可以产生具有多模式轨道角动量的涡旋电磁波束。所提出的天线可作为利用OAM进行相位分集的候选天线以增加无线通信的信道容量。 相似文献
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随着通信技术的蓬勃发展,通信频带变得越来越拥挤。为了提升频谱效率和信道容量,基于轨道角动量的思想,以同轴馈电的贴片微带天线为阵元,设计了一种可以携带轨道角动量涡旋电磁波的双频微带阵列天线。HFSS的仿真结果表明,该天线的-10 dB带宽为11.37~22.77 GHz和25.06~31.71 GHz,可以产生多种模态值的OAM波束,而且各个模态的OAM波束具有良好的对称性和旋转性,并且在中心频率21 GHz和27 GHz能同时产生OAM涡旋电磁波。该系统在未来的移动通信(6G)具有广阔的应用前景。 相似文献
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刘知房 《电子制作.电脑维护与应用》2019,(1)
涡旋电磁波又称为具有轨道角动量的电磁波。常规球面电磁波,其能量由中心向外呈现辐射状,在以能量中心为原点的环形波束上,其相位是一个固定值;而涡旋电磁波,其能量呈现环状,类似于面包圈形状,在以能量中心为原点的环形波束上,其相位呈现均匀分布,环上任意两点之间存在相位梯度。目前产生涡旋电磁波的方式主要有两种:螺旋相位板和天线阵列。本文将分别从数学建模、理论推导、仿真计算三个方面分别介绍两种产生方式,从而加深对两种产生方式的理解和运用。 相似文献
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鉴于涡旋电磁波所体现出的独特空间电磁场分布特征,以及其携带的轨道角动量在理论上所具有的无穷维度模态正交特性,涡旋电磁波在无线通信领域和雷达探测与成像领域均表现出重要的研究价值和应用潜力;通过涡旋电磁波空间电磁场的分布和原理入手,采用在C波段设计阵元交替排布的双圆环均分天线阵列,并基于带状线屏蔽性能强的优势设计4路1分8的叠层馈电网络,从而产生4种混合模态(+1,-1,+2,-2)的涡旋天馈系统;通过搭建混合模态涡旋电磁波大容量通信系统测试收发天馈之间模态隔离度大于15dB,在此基础上加入软件无线电平台验证通信系统多路涡旋波信号传输特性,测试验证4个端口均可正确接收、解调电磁信号,实现频谱效率4倍的提升。 相似文献
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张小义 《计算机测量与控制》2006,14(12):1717-1719,1728
阵列天线在军用及民用方面具有广泛的应用前景,从超分辨率测向算法方面对均匀圆阵列天线(UCA)的测向技术进行了研究,介绍了UCA输出数据模型及其波束域处理的基本问题,将循环平稳特性与UCA相结合,提出了两种有效的UCA测向算法———波束域Cyclic MUSIC和Cyclic-Root-MUSIC算法;仿真分析表明,它们具有较好的抑制噪声和抗干扰性能,且具有较低的计算量,由于UCA在360°方位角内具有等性能波束形状、天线增益和互耦平衡,其结构具有圆对称性,因此适于车载或机载系统应用。 相似文献
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太赫兹波频段介于毫米波和红外光之间,具有诸多优异特性,太赫兹天线更是太赫兹通信、雷达和成像等应用系统中的核心元器件。然而,目前报道的太赫兹天线均无法满足较大动态范围的相位扫描、高效率辐射和大偏转角度的需求。该文设计了 3 种石墨烯太赫兹天线,最小尺寸为 5 μm,并对其辐射效率和相位调控特性进行研究,进而提出具有双共振模式的石墨烯-金属太赫兹超表面天线,缓解了传统的基于单共振模式的相位动态调控范围和辐射效率之间的矛盾,实现了 0~360°的动态相位调控,且辐射效率高于 20%。该研究采用微加工工艺进行样品加工,通过改变栅极电压,在实验上获得了 1.03 THz 的太赫兹动态相位调控,反射率高于 23%,与仿真结果基本吻合。在此基础上,该文基于连续相位编码设计了石墨烯超表面相控阵天线,理论上实现了太赫兹波束在-25°~25°范围内的实时波束偏转。该文为解决超表面相控阵天线的相位动态调控范围小、辐射效率低等难题提供了新的研究思路。 相似文献
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0 引言
无线通信系统需要能提高频谱效率的更加智能的技术,以满足无线频谱资源的日益匮乏.波束成型Beamforming和多输入多输出技术(MIMO,Multi Input Multi Output)都可以在基站使用多根天线,利用多天线阵列提供波束增益和发射分集,从而提高系统的性能 [1,2]. 相似文献
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基于接收信号强度(Rss)的室内定位设计容易受到多径干扰的影响。为了解决这个问题,将具有重叠方向图效果的波束切换天线和Rss相结合,提出一种来波角度(AoA)估计方法。AoA是通过不同波束Rss的差分运算进行估计。因为多径信号的AoA呈现一种对称分布的特性,从AoA估计误差的均值角度,证明Rss差分运算具有抑制多径干扰的能力。同时对于波束切换天线的结构参数与整体AoA估计精度和稳定性之间的关系开展研究。最后通过实验和仿真验证理论分析的结果,可以在多径丰富环境中获得较高的AoA估计精度和稳定性。 相似文献
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研究天线性能优化问题,为了满足多个无线通信系统实现多系统收发共用,天线需在宽频带及不同频段下工作.为了得到优化的谐振频率和宽带,通过在矩形微带线上开两条对称的槽得到E型贴片天线,实现天线的双频功能,利用电磁仿真软件IE3D建立天线模型,通过IE3D对天线的性能进行仿真和分析,同时使用粒子群优化算法对其关键性参数进行了自适应优化,得出天线的具体尺寸.仿真结果表明,天线-10dB阻抗带宽分别为125 MHz(2400-2525MHz)和275MHz(5575-5850MHz),能够满足WLAN(2400-2484 MHz/5725-5825 MHz)的通信需求.优化的天线结构简单,具有很好的双频特性,在工作带宽内有很好的全向辐射特性. 相似文献
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有源相控阵天线远场测试系统设计 总被引:1,自引:0,他引:1
为解决某型有源相控阵天线辐射特性测试占机时间长、系统不稳定、交付能力不满足生产需求等问题,开展了有源相控阵天线辐射特性校准与测试技术研究。针对被测产品体积小、频段高、天线单元多以及交付数量大的特点,选择了较为合适的远场测试系统的设计方案。测试系统硬件构成复杂,包含微波暗室、接收转台、发射扫描架、测控单元、水冷系统等;测试软件涉及项目多,包含幅度相位校准、方向图测试、指向精度补偿测试、等效全向辐射功率(EIRP)测试、有源增益测试等。重点对微波暗室尺寸设计、高精密转台精度分析、幅度相位校准算法和波束指向误差补偿技术进行了详细论述,完成了该型有源相控阵天线远场测试系统的软、硬件设计。测试系统精度高、动态范围大、运行稳定。该设计方案具有较好的推广价值。 相似文献
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陈礼云 《自动化与仪器仪表》2022,(4):181-185
随着5G技术的大规模投用,轨道交通行业与运营商合用5G网络,划分独立虚拟专网的技术日趋成熟,专用、公用多通信网融合成为了地铁5G无线网络的发展方向,为了解决工程空间紧张、降低系统间电磁互扰、提高无线通信系统安全稳定性,本论文设计了一种适合于地铁应用场景,可覆盖所有轨道通信频段的宽频天线,并基于电磁波的传播理论及圆极化天线原理,实现了该宽频天线在重要频段下能够收发圆极化波。通过运用3维电磁仿真软件HFSS模拟了该宽频天线各项性能指标,仿真结果表明该天线在所有5G频段及2.4 GHz WLAN频段下的辐射性能良好,及其在移动n41频段、2.4 GHz WLAN频段下的圆极化特性,验证了本论文所设计的宽频天线,具有良好的抗干扰能力,并探讨了该天线在隧道内的具体实施方案,可进一步优化隧道内的通信设备布局,以满足5G公网在地铁内实现多通信网融合的使用需求,该工作在建设智慧地铁方面具有重要的价值。 相似文献
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鉴于高速铁路通信中,列车位置信息可预测、列车车顶中继转发天线数有限,以及反馈信息时延大、多普勒衰落较大、频繁切换等特性,传统的波束赋形并不适用于高速铁路场景。位置信息辅助的多波束机会波束赋形能够利用列车位置信息可预测的优势,在机会波束赋形算法中有效地提高发送波束随机相位与来波相位匹配的概率,同时支持多个波束并行传输,以多波束选择实现更好的多用户分集增益,且机会波束赋形无需反馈完全信道状态信息。因此位置信息辅助的多波束机会波束赋形技术适用于高速铁路通信。 相似文献