電磁波渦旋的產(chǎn)生方法及應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間：2021-01-23 14:20
電磁波渦旋是微波領(lǐng)域內(nèi)新興的前沿研究熱點(diǎn)之一,其以螺旋狀等相面著稱,自提出以后受到了廣泛的關(guān)注和研究。電磁波渦旋特有的軌道角動(dòng)量（Orbital angular momentum,OAM）的模式正交性和其豐富的相位特性,為無線通信和雷達(dá)探測體制提供了新的思路。通信方面,利用OAM模式間的正交性,可以在不占用頻譜資源的基礎(chǔ)上極大地提高通信的傳輸速度;雷達(dá)方面,利用電磁波渦旋在不同方向上的相位差異可以進(jìn)一步提高目標(biāo)的識(shí)別分辨率,獲取更多的目標(biāo)特性信息。本文針對(duì)電磁波渦旋應(yīng)用如渦旋通信和渦旋雷達(dá)應(yīng)用中存在的技術(shù)性問題,進(jìn)行了理論推導(dǎo)分析和方法研究,提出了圓形陣列生成OAM的方法、電磁渦旋掃描技術(shù)、渦旋雷達(dá)超分辨算法以及基片集成波導(dǎo)槽狀結(jié)構(gòu)波束窄化技術(shù),通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性和可行性。針對(duì)均勻圓形天線陣列（Uniform circular array,UCA）中部分工作單元失效的情況,推導(dǎo)了任意圓形陣列波函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,評(píng)估了單元失效對(duì)OAM模產(chǎn)生的影響。理論分析表明,由于其他雜模的引進(jìn)破壞了主模的正交性,均勻圓形陣列殘陣產(chǎn)生OAM模時(shí)存在失真效應(yīng)�；诶碚摻Y(jié)果,本文采用了正交...
【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：135 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
具有1階軌道角動(dòng)量的渦旋場分布
模態(tài)0模態(tài)1圖1.3 不同極化的不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的相位分布具有軌道角動(dòng)量的光束渦旋具有以下的幾個(gè)重要的特性：(1)存在相位奇點(diǎn)[22]，且在該位置光場強(qiáng)機(jī)會(huì)為零，相位呈現(xiàn)不確定性。利用渦旋光束的中空相位奇點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其可被理解為“勢(shì)管”，并用來實(shí)現(xiàn)對(duì)超冷原子的束縛[23]。(2)等相面關(guān)于相位奇點(diǎn)所在的軸上呈現(xiàn)螺旋狀。且不同軌道角動(dòng)量模式，其渦旋的形狀不相同。這與傳統(tǒng)的平面波等相面為一個(gè)平面是截然不同的。不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的光束具有相互的正交性。通過在同一頻率上調(diào)制不同且相互正交模態(tài)的渦旋光束可實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道角動(dòng)量的復(fù)用[24][25]，在接收端可以通過一組濾波器實(shí)現(xiàn)不同模態(tài)的解調(diào)，進(jìn)而提高無線通信的傳輸速率。這也是渦旋光束目前被廣泛研究的重點(diǎn)之一。(3)光學(xué)渦旋作為信息載體具有良好的安全性，這主要是因?yàn)檐壍澜莿?dòng)量的模態(tài)是基于空間的整體分布，且模態(tài)和方位角有不確定的關(guān)系[26]。只有實(shí)現(xiàn)收發(fā)端嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)
第 3 頁一點(diǎn)的極化特性可以保持一致，但相位分布呈現(xiàn)不同的螺旋狀特。圖1.2 圓極化和軌道角動(dòng)量的區(qū)別模態(tài)0模態(tài)1圖1.3 不同極化的不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的相位分布具有軌道角動(dòng)量的光束渦旋具有以下的幾個(gè)重要的特性：(1)存在相位奇點(diǎn)[22]，且在該位置光場強(qiáng)機(jī)會(huì)為零，相位呈現(xiàn)不確定性。利用渦旋光束的中空相位奇點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其可被理解為“勢(shì)管”，并用來實(shí)現(xiàn)對(duì)超冷原子的束縛[23]。(2)等相面關(guān)于相位奇點(diǎn)所在的軸上呈現(xiàn)螺旋狀。且不同軌道角動(dòng)量模式，其渦旋的形狀不相同。這與傳統(tǒng)的平面波等相面為一個(gè)平面是截然不同的。不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的光束具有相互的正交性。通過在同一頻率上調(diào)制不同且相互正交模態(tài)的渦旋光束可實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道角動(dòng)量的復(fù)用[24][25]，在接收端可以通過一組濾波器實(shí)現(xiàn)不同模態(tài)的解調(diào)，進(jìn)而提高無線通信的傳輸速率。這也是渦旋光束目前被廣泛研究的重點(diǎn)之一。(3)光學(xué)渦旋作為信息載體具有良好的安全性，這主要是因?yàn)檐壍澜莿?dòng)量的模態(tài)是基于空間的整體分布，且模態(tài)和方位角有不確定的關(guān)系[26]。只有實(shí)現(xiàn)收發(fā)端嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)
本文編號(hào)：2995371
【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：135 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
具有1階軌道角動(dòng)量的渦旋場分布
模態(tài)0模態(tài)1圖1.3 不同極化的不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的相位分布具有軌道角動(dòng)量的光束渦旋具有以下的幾個(gè)重要的特性：(1)存在相位奇點(diǎn)[22]，且在該位置光場強(qiáng)機(jī)會(huì)為零，相位呈現(xiàn)不確定性。利用渦旋光束的中空相位奇點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其可被理解為“勢(shì)管”，并用來實(shí)現(xiàn)對(duì)超冷原子的束縛[23]。(2)等相面關(guān)于相位奇點(diǎn)所在的軸上呈現(xiàn)螺旋狀。且不同軌道角動(dòng)量模式，其渦旋的形狀不相同。這與傳統(tǒng)的平面波等相面為一個(gè)平面是截然不同的。不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的光束具有相互的正交性。通過在同一頻率上調(diào)制不同且相互正交模態(tài)的渦旋光束可實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道角動(dòng)量的復(fù)用[24][25]，在接收端可以通過一組濾波器實(shí)現(xiàn)不同模態(tài)的解調(diào)，進(jìn)而提高無線通信的傳輸速率。這也是渦旋光束目前被廣泛研究的重點(diǎn)之一。(3)光學(xué)渦旋作為信息載體具有良好的安全性，這主要是因?yàn)檐壍澜莿?dòng)量的模態(tài)是基于空間的整體分布，且模態(tài)和方位角有不確定的關(guān)系[26]。只有實(shí)現(xiàn)收發(fā)端嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)
第 3 頁一點(diǎn)的極化特性可以保持一致，但相位分布呈現(xiàn)不同的螺旋狀特。圖1.2 圓極化和軌道角動(dòng)量的區(qū)別模態(tài)0模態(tài)1圖1.3 不同極化的不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的相位分布具有軌道角動(dòng)量的光束渦旋具有以下的幾個(gè)重要的特性：(1)存在相位奇點(diǎn)[22]，且在該位置光場強(qiáng)機(jī)會(huì)為零，相位呈現(xiàn)不確定性。利用渦旋光束的中空相位奇點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其可被理解為“勢(shì)管”，并用來實(shí)現(xiàn)對(duì)超冷原子的束縛[23]。(2)等相面關(guān)于相位奇點(diǎn)所在的軸上呈現(xiàn)螺旋狀。且不同軌道角動(dòng)量模式，其渦旋的形狀不相同。這與傳統(tǒng)的平面波等相面為一個(gè)平面是截然不同的。不同軌道角動(dòng)量模態(tài)的光束具有相互的正交性。通過在同一頻率上調(diào)制不同且相互正交模態(tài)的渦旋光束可實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道角動(dòng)量的復(fù)用[24][25]，在接收端可以通過一組濾波器實(shí)現(xiàn)不同模態(tài)的解調(diào)，進(jìn)而提高無線通信的傳輸速率。這也是渦旋光束目前被廣泛研究的重點(diǎn)之一。(3)光學(xué)渦旋作為信息載體具有良好的安全性，這主要是因?yàn)檐壍澜莿?dòng)量的模態(tài)是基于空間的整體分布，且模態(tài)和方位角有不確定的關(guān)系[26]。只有實(shí)現(xiàn)收發(fā)端嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)
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