[發明專利]測量射頻信號雙重疊加軌道角動量的方法及系統

有效

• 申請號: 201710036273.5
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN108322267B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 高欣璐;謝牧彤;趙明陽;黃善國
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B17/10
• 分類號: H04B17/10;H04B17/20
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊澤;劉芳

本發明提供一種測量射頻信號雙重疊加軌道角動量的方法及系統，其中該方法包括：采集射頻信號的相位信息，獲取環形相位函數；根據環形相位函數計算射頻信號的兩個軌道角動量OAM態。本發明提供的技術方案，可以通過旋轉平臺帶動接收天線繞轉動軸轉動，采集整個接收圈的相位信息，使處理器根據這些相位信息獲得環形相位函數，并根據環形相位函數計算出射頻信號的兩個OAM態，實現射頻信號雙重疊加OAM態的測量。

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種測量射頻信號雙重疊加軌道角動量的方法及系統。

背景技術

在量子光學中，角動量作為一個基本物理量可以分為自旋角動量(Spin AngularMomentum，SAM)和軌道角動量(Orbital Angular Momentum，OAM)；渦旋電磁波即擁有螺旋形相位波束的電磁波。1992年，Allen提出拉蓋爾-高斯渦旋光的方位角項包含有OAM態分量；2007年，Thide通過仿真分析指出，在射頻頻段，射頻渦旋電磁波具有與拉蓋爾-高斯渦旋光相似的性質，同樣包含OAM態分量。射頻渦旋電磁波(即射頻信號)主要應用于無線通信領域，無限的OAM本征態在理論上可以提供無限多個OAM復用信道，因此，包含OAM態分量的射頻信號為無線通信提供了廣闊的前景。

在射頻信號通信當中，OAM態的測量是很重要的一環。近幾年，使用OAM波的螺旋相位面進行OAM態的測量已被提出并使用。2010年，Mohammadi詳細闡述和分析了這種相位梯度法，并指出這種方法在合適的條件下，能準確地測出單個OAM態，并受波束生成時的不對稱性影響較小。該方法的關鍵在于在垂直于傳播軸，并以傳播軸為中心的接收圈上取兩個足夠近的點，通過測量相位差的方式來識別OAM態。

然而，上述這種方法只能測量單個的OAM態，并不能測量不同OAM態的射頻信號疊加傳輸時形成的疊加態。而在無線通信當中，為了進行OAM復用，便不可避免地需要進行雙重疊加態的射頻信號傳輸，因此，對射頻信號雙重疊加態的測量具有相當的實用價值。

發明內容

本發明提供一種測量射頻信號雙重疊加軌道角動量的方法及系統，用以實現射頻信號雙重疊加OAM態的測量。

一方面，本發明實施例提供一種測量射頻信號雙重疊加軌道角動量的方法，包括：

采集射頻信號的相位信息，獲取環形相位函數；

根據環形相位函數計算射頻信號的兩個軌道角動量OAM態。

在本發明的一實施例中，根據環形相位函數計算射頻信號的兩個OAM態，具體包括：

根據環形相位函數判斷射頻信號的兩個OAM態之和是否為零；

若是，則根據環形相位函數的跳變次數計算射頻信號的兩個OAM態；

若否，則根據環形相位函數計算環形相位梯度函數；

根據環形相位梯度函數計算射頻信號的兩個OAM態。

在本發明的一實施例中，根據環形相位函數判斷射頻信號的兩個OAM態之和是否為零，具體包括：

若環形相位函數取值在兩個相差180°的值之間均勻跳變，則射頻信號的兩個OAM態之和為零；否則，射頻信號的兩個OAM態之和不為零。

在本發明的一實施例中，根據環形相位函數的跳變次數計算射頻信號的兩個OAM態，具體包括：

射頻信號的兩個OAM態的符號相反，絕對值為環形相位函數取值在兩個相差180°的值之間的跳變次數的一半。

在本發明的一實施例中，根據環形相位函數計算環形相位梯度函數，具體包括：

根據公式計算環形相位梯度函數l(θ)；

其中，和為環形相位函數，θ和Δθ為方位角，i為虛數單位。