轨道角动量OAM电磁波传输装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种OAM电磁波传输装置及方法，改善了现有技术中OAM电磁波无法远距离传输，对OAM电磁波的推广应用造成了不利影响的问题。该装置包括发射装置，发射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；多个发射天线单元均匀排列在位于第一反射器上的第一圆周上，每个发射天线单元的辐射方向均朝向第一反射器，第一圆周的圆心位于第一反射器的主轴上，发射装置还包括与多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口，与多个发射激励端口均相连的OAM复用器，以及与OAM复用器相连的第一OAM增益均衡器。使用该装置及方法，可以显著提高OAM电磁波的传输距离，实施方便，易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
轨道角动量OAM电磁波传输装置及方法
本专利技术涉及无线通信
，具体而言，涉及一种轨道角动量OAM电磁波传输装置及方法。
技术介绍
2011年3月，瑞典空间物理研究所Thide教授小组在意大利威尼斯的泻湖水面上用实验证明：利用OAM（OrbitalAngularMomentum）电磁波即通过扭曲电磁波，可双倍提升无线通信的容量，基于OAM电磁波可以双倍提升信道容量的特点，OAM电磁波具有较大的适用范围。但是，设计人经研究发现，现有的OAM电磁波使用的旋转电磁波在中心是一个零点，电磁波的强度非常小，接近于零，因而OAM电磁波无法远距离传输，对OAM电磁波的推广应用造成了不利影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种OAM电磁波传输装置及方法，以改善现有技术中OAM电磁波无法远距离传输，对OAM电磁波的推广应用造成了不利影响的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种OAM电磁波传输装置，包括发射装置，所述发射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；所述多个发射天线单元均匀排列在位于所述第一反射器上的第一圆周上，，每个所述发射天线单元的辐射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的主轴上；所述发射装置还包括与所述多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口，与所述多个发射激励端口均相连的OAM复用器，以及与所述OAM复用器相连的第一OAM增益均衡器；所述OAM复用器和所述第一OAM增益均衡器用于将待传输的M维的并行信号STn经增益均衡和复用之后转换为N维的天线激励信号S’Tj。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括接收装置，所述接收装置包括第二反射器和多个接收天线单元；所述多个接收天线单元均匀排列在位于所述第二反射器上的第二圆周上，每个所述接收天线单元的辐射方向均朝向所述第二反射器，所述第二圆周的圆心位于所述第二反射器的主轴上，每个所述接收天线单元的口面分别正对一个所述发射天线单元的口面，所述第二反射器的主轴方向与所述第一反射器的主轴方向位于同一直线上或与所述第一反射器的主轴方向形成小于60度的夹角；所述接收装置还包括与所述多个接收天线单元一对一相连的多个接收端口，与所述多个接收端口均相连的OAM解复用器，以及与所述OAM解复用器相连的第二OAM增益均衡器；所述OAM解复用器和所述第二OAM增益均衡器用于将接收的N维信号s’Rj解复用和增益均衡之后输出M维的并行信号sRn。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述多个发射天线单元和所述多个接收天线单元均为偶极子天线，所述多个发射天线单元的方向与所述第一圆周的中轴线平行；所述多个接收天线单元的方向与所述第二圆周的中轴线平行。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一圆周的半径和所述第二圆周的半径均大于所述OAM电磁波波长的两倍。结合第一方面的一种或第二种或第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第一反射器和所述第二反射器均为旋转抛物面，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的焦点上，所述第二圆周的圆心位于所述第二反射器的焦点上，所述第一反射器的焦点位于所述发射天线单元的口面内，所述第二反射器的焦点位于所述接收天线单元的口面内。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述多个发射天线单元的轴向均平行于所述第一反射器的主轴，所述多个接收天线单元的轴向均平行于所述第二反射器的主轴；或所述多个发射天线单元的轴向均垂直于所述第一反射器的主轴，所述多个接收天线单元的轴向均垂直于所述第二反射器的主轴。第二方面，本专利技术实施例提供了一种OAM电磁波传输方法，应用于上述OAM电磁波传输装置，所述方法包括：所述发射装置获得经基带调制和信道均衡处理后的M维的并行信号sTn；将所述M维的并行信号STn进行增益均衡和OAM复用，得到N维的天线激励信号s’Tj；将所述N维的天线激励信号S’Tj通过发射天线单元进行发射。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，所述方法还包括：所述接收装置对所述发射装置发射的N维信号s’Rj进行接收；将所述N维信号s’Rj进行解复用和增益均衡，得到M维的并行信号sRn。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，在最大可并行传输模式数M=2时，所述方法包括：发射装置对连续时间的两个码元向量序列[ST11-12,ST21-22]发射的符号c1和c2按照如下矩阵进行排列，形成两个态AlamountiScheme时空发射分集：其中，H为复共轭转置；接收装置对接收到的两个态进行解复用，将接收到的两个连续时间的向量序列[SR11-12,SR21-22]按如下公式与预设的复共轭相乘：获得OAM态发射分集增益。其中，AlamountiScheme时空发射分集和STBC在以下地址中有明确解释：http://en.wikipedia.org/wiki/Space%E2%80%93time_block_code。结合第二方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，所述方法还包括：对于Q个连续时间的两个码元向量序列[ST11-1M,…STQ1-QM]，使用Q×M的空时分组码STBC进行编码，完成发射分集。本专利技术实施例中所提供的装置及方法，对OAM电磁波传输装置中的反射器、天线单元的排列方式等进行了多方面设计，使得本专利技术实施例中的装置在能够显著提高OAM电磁波的传输距离的同时，还能够在直射环境中使用不同的轨道角动量模式并行传输信息，从而能够显著提高无线通信容量。进一步地，本专利技术实施例提供的装置，设计巧妙、实施方便，能显著提高OAM电磁波的传输距离，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了一种现有技术中的辐射图；图2示出了本专利技术实施例提供的一种传输装置的结构示意图；图3示出了本专利技术实施例提供的另一种传输装置的结构示意图；图4示出了本专利技术实施例所提供的一种发射装置的系统框图；图5示出了本专利技术实施例所提供的一种发射装置中OAM复用器和第一OAM增益均衡器的工作示意图；图6示出了本专利技术实施例所提供的一种接收装置的系统框图；图7示出了本专利技术实施例所提供的一种接收装置中OAM解复用器和第二OAM增益均衡器的工作示意图；图8示出了本专利技术实施例所提供的一种模式1辐射图；图9示出了图8的X-Y平面图；图10示出了图8的X-Z平面图；图11示出了本专利技术实施例所提供的另一种模式3辐射图；图12示出了图11的X-Y平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OAM电磁波传输装置，其特征在于，包括发射装置，所述发射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；所述多个发射天线单元均匀排列在位于所述第一反射器上的第一圆周上，每个所述发射天线单元的辐射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的主轴上；所述发射装置还包括与所述多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口，与所述多个发射激励端口均相连的OAM复用器，以及与所述OAM复用器相连的第一OAM增益均衡器；所述OAM复用器和所述第一OAM增益均衡器用于将待传输的M维的并行信号sTn经增益均衡和复用之后转换为N维的天线激励信号s’Tj。

【技术特征摘要】
1.一种轨道角动量OAM电磁波传输装置，其特征在于，包括发射装置，所述发射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；所述多个发射天线单元均匀排列在位于所述第一反射器上的第一圆周上，每个所述发射天线单元的相位中心均位于所述第一圆周上，每个所述发射天线单元的辐射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的主轴上，所述多个发射天线单元均为偶极子天线；所述多个发射天线单元的方向与所述第一圆周的中轴线平行；所述发射装置还包括与所述多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口，与所述多个发射激励端口均相连的OAM复用器，以及与所述OAM复用器相连的第一OAM增益均衡器；所述OAM复用器和所述第一OAM增益均衡器用于将待传输的M维的并行信号sTn经增益均衡和复用之后转换为N维的天线激励信号s’Tj。2.根据权利要求1所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，还包括接收装置，所述接收装置包括第二反射器和多个接收天线单元；所述多个接收天线单元均匀排列在位于所述第二反射器上的第二圆周上，每个所述接收天线单元的辐射方向均朝向所述第二反射器，所述第二圆周的圆心位于所述第二反射器的主轴上，每个所述接收天线单元的口面分别正对一个所述发射天线单元的口面，所述第二反射器的主轴方向与所述第一反射器的主轴方向位于同一直线上或与所述第一反射器的主轴方向形成小于60度的夹角；所述接收装置还包括与所述多个接收天线单元一对一相连的多个接收端口，与所述多个接收端口均相连的OAM解复用器，以及与所述OAM解复用器相连的第二OAM增益均衡器；所述OAM解复用器和所述第二OAM增益均衡器用于将接收的N维信号s’Rj解复用和增益均衡之后输出M维的并行信号sRn。3.根据权利要求2所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，所述多个发射天线单元和所述多个接收天线单元均为偶极子天线，所述多个发射天线单元的方向与所述第一圆周的中轴线平行；所述多个接收天线单元的方向与所述第二圆周的中轴线平行。4.根据权利要求3所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，所述第一圆周的半径和所述第二圆周的半径均大于所述OA...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜罡，
申请(专利权)人：颜罡，
类型：发明
国别省市：上海;31