[發明專利]基于超材料模塊實現渦旋波束編碼、解碼及通信的方法

有效

• 申請號: 201710366020.4
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107204752B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 李宏強;魏澤勇;李權;武超
• 申請（專利權）人: 東莞天速通信技術有限公司;東莞微伏光電科技有限公司
• 主分類號: H03H11/16
• 分類號: H03H11/16;H04L1/00;H01Q15/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;馬東偉

1.基于超材料模塊實現渦旋波束編碼的方法，其特征在于：采用渦旋波束對數字信號進行編碼來實現通信，包括以下步驟：

步驟S1、在通信協議中確立一組固定的渦旋波束模式基{φ₁,φ₂,φ₃...φ_N}，其中表示第n階渦旋波束的場分布函數；n＝1,2,3，……，N；代表極坐標中的方位角；

步驟S2、在每個時鐘周期T內，信號源輸出N位數字信號序列S_c；

步驟S3、基于上述數字信號序列S_c，對超材料模塊實施動態電壓調控使射頻源發出的射頻信號S_i照射到超材料模塊上后將反射波轉換為多個渦旋波束模式的疊加態并發射出去，實現渦旋波束對數字信號的編碼；包括如下步驟：

步驟S301、根據輸入的數字信號序列S_c得到每一超材料模塊單元的鐵電襯底兩端所需施加的直流電壓V_i；具體包括如下子步驟：

步驟S3011、根據輸入的數字信號序列S_c，得到超材料模塊表面反射相位分布A_n表示相應模式渦旋波束的歸一化強度系數，各模式的強度系數與數字信號序列S_c一一對應；

步驟S3012、根據超材料模塊表面反射相位分布得到每一個相應位置處超材料模塊單元表面對應的反射相位所述超材料模塊由多個超材料模塊單元排列組成；

步驟S3013、根據每一模塊單元表面對應的反射相位計算得到相應超材料模塊單元中鐵電材料襯底的介電常數∈_fe；

步驟S3014、根據每一超材料模塊單元中鐵電材料襯底的介電常數∈_fe，利用鐵電材料介電常數∈_fe與外加電壓V之間的關系∈_fe(V)，得到所需施加到每個超材料模塊單元中鐵電材料襯底兩端的直流電壓V_i；

步驟S302、輸出直流電壓V_i到相應超材料模塊單元的饋電層，對超材料模塊實施動態電壓調控使射頻源發出的射頻信號S_i照射到超材料模塊上后將反射波轉換為多個渦旋波束模式的疊加態并發射出去，實現渦旋波束對數字信號的編碼。

2.根據權利要求1所述實現渦旋波束編碼的方法，其特征在于：

所述超材料模塊單元包括金屬諧振單元、饋電單元、鐵電材料襯底、接地層、介質層和饋電層；金屬諧振單元和饋電單元設置于鐵電材料襯底上，鐵電材料襯底下方設置接地層，接地層與饋電層間設置有介質層；所述金屬諧振單元包括金屬片和金屬化過孔，金屬片通過金屬化過孔與接地層相連；饋電單元通過饋電引腳與饋電層相連；饋電層通過饋電引腳將電壓施加到饋電單元上，使得饋電單元與接地層之間形成一定的直流電壓，該直流電壓用來調節鐵電材料襯底的介電常數以改變每個超材料模塊單元表面的反射相位，進而構造出整個超材料模塊表面的相位分布。

3.根據權利要求2所述實現渦旋波束編碼的方法，其特征在于：

所述饋電單元為饋電線、饋電環或饋電片。

4.根據權利要求2所述實現渦旋波束編碼的方法，其特征在于：

所述金屬片為方形結構，其邊長與鐵電材料襯底的厚度相等。

5.根據權利要求1所述實現渦旋波束編碼的方法，其特征在于：

所述步驟S302中設置FPGA與電源模塊相連，采用FPGA控制電源模塊輸出直流電壓V_i到相應超材料模塊單元的饋電層。