[發明專利]時間調制陣列多模電磁渦旋發射機及其使用方法

在審

• 申請號: 201910457999.5
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110212961A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 王洋;劉杰;胡韜
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/06;H04L27/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.時間調制陣列TMAs多模電磁渦旋發射機，所述發射機包括信道處理單元、高速射頻開關和均勻圓形天線陣列；其特征在于：所述信號處理單元用于產生時間開關序列用于控制每個射頻開關的周期性開啟和關閉，所述高速射頻開關根據開關序列控制射頻信號的發送指令，所述均勻圓形天線陣列用于發射具有時間延遲的相同射頻信號。

2.根據權利要求1所述的時間調制陣列多模電磁渦旋發射機，其特征在于：所述信號處理單元用于產生周期性的時間控制陣列，每個時間塊只能有一個高速射頻開關處于開啟狀態。

3.根據權利要求1所述的時間調制陣列多模電磁渦旋發射機，其特征在于：所述高速射頻開關是周期性的順序開啟和關閉。

4.根據權利要求1所述的時間調制陣列多模電磁渦旋發射機，其特征在于：所述均勻圓形天線陣列有4個天線單元，且所有天線單元在一個符號周期內發送相同的射頻信號。

5.根據權利要求4所述的時間調制陣列多模電磁渦旋發射機，其特征在于：相鄰所述天線單元間距大于半波長間距，圓形天線陣列的半徑為0.5倍波長。

6.根據權利要求5所述的時間調制陣列多模電磁渦旋發射機，其特征在于：所述均勻圓形陣列沖激響應表示為

其中，N表示發射均勻圓形陣列天線單元數，表示第n個天線單元與參考天線單元之間的相位差，ψ表示發射端俯仰角，表示發射端方位角。

7.根據權利要求6所述的時間調制陣列多模電磁渦旋發射機，其特征在于：利用所述時間開關序列實現不同天線單元發射信號之間的時間差得到需要的相位差，根據均勻圓形陣列沖擊響應，對于第m個數據流，時間調制陣列輸出表示為：

其中，s_n(m)e^j2πft表示在第n個天線單元上第m個載頻為f傳統射頻信號，表示波數，λ表示波長，I_n(t)表示時間開關序列，其表達式為：

其中，u表示整數，T_s表示開關序列周期；開關序列的傅里葉展開為：

其中，l為傅里葉級數的階數，同時也表示電磁渦旋波的模態數，其傅里葉展開對應的諧波系統表達為：

均勻圓形陣列的輸出寫為：

其中，表示諧波信號幅度，表示第n個天線單元與初始天線單元間相位差，表示TSAs的調至采樣頻率，表示第n天線單元處于開啟狀態的時間占空比，表示第n個天線單元處于關閉狀態的時間占空比。

8.基于權利要求1或4或6或7所述發射機的使用方法，其特征在于：根據所述均勻圓形天線陣列中天線單元的數量設計一個具有相同數量時間資源塊的開關序列；利用預設計的開關序列順序性開啟和關閉射頻天線單元，產生具有均勻遞增相位差的多個相同信息源的射頻信號，根據開關序列展開所得傅里葉級數表達式，計算出輸出信號表達式，確定同時產生的多個模態和頻率的渦旋信號分布，根據利用相同的開關調制原理解調接收電磁渦旋波信號。