[發(fā)明專利]一種多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710475962.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107493148B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張陽(yáng);張慧慧;龐立華;欒英姿;遲明潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/391
• 分類號(hào): H04B17/391;H04B17/00
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法，由于OAM電磁波具有特殊的螺旋相位波前結(jié)構(gòu)，且電場(chǎng)強(qiáng)度在空間分布不均勻，因此為了有效地接收OAM電磁波，有必要獲得OAM電磁波的最佳接收區(qū)域。本發(fā)明利用天線陣列結(jié)構(gòu)求得各個(gè)分量的電場(chǎng)，并最大化合場(chǎng)強(qiáng)，再獲得不同傳輸距離、不同模態(tài)值下的最佳接收區(qū)域；擬合出傳輸距離、模態(tài)值與最佳接收區(qū)域之間的函數(shù)關(guān)系式，同時(shí)求得最佳區(qū)域處軸比的幅相映射表格。因此在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)計(jì)算函數(shù)關(guān)系式或測(cè)得軸比的幅相值后再通過(guò)查找軸比的幅相映射表格來(lái)確定接收天線的最佳區(qū)域，該方法避免了繁瑣的公式推導(dǎo)和復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，頻譜利用率和系統(tǒng)容量已經(jīng)趨近香農(nóng)極限，因此需要新的技術(shù)來(lái)提高頻譜利用率和系統(tǒng)容量，在這一前提下，由于OAM理論上具有無(wú)限的相互正交的模態(tài)，因而可以將OAM作為除了時(shí)間、頻率、碼字以外的一種新的物理復(fù)用維度，利用這些正交的狀態(tài)傳輸信息，就有望大幅度提高通信系統(tǒng)的容量和效率。現(xiàn)在，關(guān)于OAM電磁波的產(chǎn)生與發(fā)射、傳輸特性方面的研究已經(jīng)有很多，但是對(duì)渦旋電磁波的接收這方面的研究還比較少。又由于OAM電磁波具有特殊的螺旋相位波前結(jié)構(gòu)，且電場(chǎng)強(qiáng)度在空間分布不均勻，因此為了有效地接收OAM電磁波，有必要研究OAM電磁波的最佳接收區(qū)域。綜上所述，由于OAM電磁波的非零波束角和能量的發(fā)散，所以當(dāng)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，OAM電磁波的信息在空間上很難被有效地接收到。又由于毫米波天線的波束較窄、旁瓣較低，因此可以將OAM電磁波應(yīng)用在毫米波頻段來(lái)解決波束的發(fā)散問(wèn)題。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：有關(guān)確定OAM電磁波的最佳接收區(qū)域方法的研究較少，大部分學(xué)者只針對(duì)在假設(shè)已經(jīng)獲知最佳接收區(qū)域后進(jìn)行分離、檢測(cè)多個(gè)模態(tài)進(jìn)行了研究。有少數(shù)學(xué)者研究了空間上的短距離下或者模態(tài)值較小的OAM電磁波的接收，它并不適用于較長(zhǎng)的傳輸距離或較大的模態(tài)值。因此，如何找到較長(zhǎng)傳輸距離下的、攜帶多個(gè)不同模態(tài)值的OAM電磁波最佳接收區(qū)域的方法是現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法，其特征在于，所述的多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法為了得到某天線形態(tài)下，某模態(tài)值和傳輸距離條件下的OAM電磁波最佳接收區(qū)域，可通過(guò)計(jì)算擬合出的函數(shù)關(guān)系式或者在先測(cè)得的幅度和相位值的條件下，再通過(guò)查找最佳接收區(qū)域處的的幅相映射表格得到不同模態(tài)值、不同傳輸距離下的OAM電磁波的最佳接收區(qū)域。

進(jìn)一步，所述的多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)一種天線陣列數(shù)學(xué)模型，得到電磁場(chǎng)的各分量的電場(chǎng)表達(dá)式，再求得各個(gè)電場(chǎng)分量的合場(chǎng)強(qiáng)，然后最大化合場(chǎng)強(qiáng)，最后求得某一模態(tài)值、某一傳輸距離下的最佳接收區(qū)域；

步驟二，設(shè)置不同模態(tài)值、不同的傳輸距離參數(shù)，求得不同模態(tài)值、不同傳輸距離下的最佳的接收區(qū)域，并擬合出模態(tài)值、傳輸距離與最佳接收區(qū)域的函數(shù)關(guān)系式；

步驟三，根據(jù)軸比公式得到最佳接收區(qū)域處的軸比η的幅相映射表格；

步驟四，在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)計(jì)算函數(shù)關(guān)系式或測(cè)得軸比的幅相值后再通過(guò)查找軸比的幅相映射表格來(lái)確定OAM電磁波的最佳接收區(qū)域。

進(jìn)一步，所述多模OAM電磁波最佳接收區(qū)域的確定方法具體包括：在實(shí)際應(yīng)用中，有多種天線結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生多模OAM電磁波，以環(huán)形行波天線為例；

環(huán)形行波天線沿環(huán)形圓周的相位分布為其中l(wèi)稱為相位分布參數(shù)，軌道角動(dòng)量模態(tài)值；為電磁場(chǎng)方位角；環(huán)形行波天線位于x-y平面、半徑為a、由恒定電流I₀進(jìn)行饋電，同時(shí)環(huán)上的相位分布為當(dāng)天線上的電流分布為時(shí)，那么矢量勢(shì)表示為：