多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法和系统；所述方法包括：将N路相同的射频信号进行光载波调制；其中，N≥2；对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，使任意相邻两路射频信号间的射频边带相位差为

The optical control transmission method and system of multi overlapping plus state radio frequency orbital angular momentum signal

The invention discloses a multi superposition RF signal transmission optical orbital angular momentum method and system; the method comprises the following steps: N the same way RF signal light modulation; N = 2; wherein, the modulated RF signal to the N the same way for phase adjustment, the frequency of any adjacent two radio frequency signals of the sideband phase difference

【技术实现步骤摘要】
多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法、系统
本专利技术涉及通信
，特别是指一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法、系统。
技术介绍
轨道角动量(OAM)作为一个电磁场分量，可以应用在通信系统中增加通信维度。涡旋电磁波即拥有螺旋形相位波阵面的电磁波，其传播方位上包含各OAM态分量。1992年，Allen首次提出使用光涡旋波中的OAM分量来进行复用通信。2007年，Thide通过仿真分析指出，射频涡旋波与光涡旋波具有类似的性质，同样包含OAM态分量。无限的OAM本征态在理论上可以提供无限多个OAM复用信道，所为无线通信提供了广阔的前景。射频涡旋波的研究已经经过了近十年，主要应用于无线通信领域。在涡旋电磁波通信当中，OAM信号的发射和传输是很重要的一环，便捷的发射产生方式及高效的传输模式是射频OAM信号通信的研究重点。近几年，诸多射频OAM信号复用产生方案已被提出。其中，在2014年提出了一种基于螺旋相位板(SPP)的射频OAM信号复用系统，该系统性能优越，能够支持多态8信道OAM信号传输。并指出该系统在合适的条件下，能够支持更高OAM态l的产生，并在后续研究中成倍提升传输距离。该方法的关键在于通过不同形状的SPP来生成具有不同l值的OAM信号束，并利用各OAM态间相互正交的特性，通过电磁波束的耦合与准直，实现多OAM态的复用传输。然而，该系统结构繁复，只能产生特定的OAM态，并不适合于多个任意不同OAM态的涡旋波叠加传输；且该系统产生的OAM信号对带宽限制较大，对波长也有严格要求；即现有的多天线OAM系统存在复杂度高、传输效率低、天线数量大等技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法、系统，能够生产任意叠加OAM态的同时大大降低系统复杂度，提高通信系统的容量和效率，并对特殊的叠加态OAM信号有减少天线数量及提高信号质量的效果。基于上述目的本专利技术提供的一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法，包括：将N路相同的射频信号进行光载波调制；其中，N≥2；对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，使任意相邻两路射频信号间的射频边带相位差为生成多重叠加态射频轨道角动量信号；通过环形天线阵列将所述多重叠加态射频轨道角动量信号发射。在一些实施方式中，当时，对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，生成单态射频轨道角动量信号。在一些实施方式中，所述将N路相同的射频信号在光载波上进行调制之后，还包括：将调制后的所述N路相同的射频信号进行放大处理。在一些实施方式中，当所述多重叠加态射频轨道角动量信号为双重±l叠加态射频轨道角动量信号时，对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节之后，一半射频信号的边带信号相消，相消的射频信号在所述环形天线阵列中所对应的天线无射频输出，使天线需求数量减半。另一专利技术，本专利技术还提供了一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输系统，包括：光谱相位处理模块，用于生成N路相同的射频信号并进行光载波调制；对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，使任意相邻两路射频信号间的射频边带相位差为以生成多重叠加态射频轨道角动量信号；其中，N≥2；环形天线阵列，用于将所述多重叠加态射频轨道角动量信号发射。在一些实施方式中，所述光谱相位处理模块包括：波分复用光源、电光调制器、矢量网络分析仪和频谱光处理器；所述波分复用光源、电光调制器和矢量网络分析仪用于生成N路相同的射频信号并进行光载波调制；所述频谱光处理器用于对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，使任意相邻两路射频信号间的射频边带相位差为在一些实施方式中，所述光谱相位处理模块还包括：光信号放大器，用于将调制后的所述N路相同的射频信号进行放大处理。在一些实施方式中，当所述多重叠加态射频轨道角动量信号为双重±l叠加态射频轨道角动量信号时，对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节之后，一半射频信号的边带信号相消，相消的射频信号在所述环形天线阵列中所对应的天线无射频输出，使天线需求数量减半。从上面所述可以看出，本专利技术提供的多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法、系统，通过光谱直接处理多路电信号的方式，减少光电转化再调解造成的能量损失，同时免去了多路处理的复杂过程，从而大大优化了射频OAM信号产生系统。另外，能够产生双重±l叠加态OAM信号，减少了一半的天线阵元数，并提升信号质量减少失真，有效延长传输距离。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为本专利技术实施例的多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法流程图；图2为本专利技术实施例的多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输系统结构示意图；图3(a)为本专利技术实施例中l＝1单态OAM信号的空间相位分布图；图3(b)为本专利技术实施例中l＝±1叠加OAM信号的空间相位分布图；图3(c)为本专利技术实施例中天线数量减少到两根时，产生l＝±1叠加OAM信号的空间相位分布图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例提供了一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法。参考图1，为本专利技术实施例的多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法流程图。所述多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法，包括以下步骤：步骤101、将N路相同的射频信号进行光载波调制；其中，N≥2；步骤102、对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，使任意相邻两路射频信号间的射频边带相位差为生成多重叠加态射频轨道角动量信号；步骤103、通过环形天线阵列将所述多重叠加态射频轨道角动量信号发射。在本专利技术实施例的方案中，将N路相同的射频信号调制在光载波(这里为N根频梳)上，然后对N路射频信号的相位进行调节，使任意相邻的两路间的射频边带相位差为实现多叠加态射频OAM信号的产生。然后，再将产生的多叠加态射频OAM信号分配到N根天线，通过环形天线阵列(CAA)将电磁波发送出去，实现多叠加态射频OAM信号的传输。其中，在生成多叠加态射频OAM信号时，只需计算出生产该OAM态所需要的相位差并直接在光谱上利用相位相加调整，即可得到想要的叠加态OAM信号。此外，还可以通过设置来生成单态射频轨道角动量信号。具体的，当时，能够满足OAM态l对应OAM的螺旋形相位要求，对调制后的N路射频信号进行相位调节后，生成单态射频轨道角动量信号。作为优选的，当所述多重叠加态射频轨道角动量信号为双重±l叠加态射频OAM信号时，对调制后的N路射频信号进行相位调节之后，一半射频信号的边带信号相消，相消的射频信号在所述环形天线阵列中所对应的天线无射频输出，使天线需求数量减半。可见，由于OAM态的正交性，经过光谱相位调节产生不同OAM态的信号可以同时在空间独立传输，从而实现同频率射频OAM信号传输复用，而不会由于射频频率相同导致信号接收时发生串扰。通过本专利技术实施例的方法，能够生成任意叠加OAM态的同时大大降低系统复杂度，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法，其特征在于，包括：将N路相同的射频信号进行光载波调制；其中，N≥2；对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，使任意相邻两路射频信号间的射频边带相位差为

【技术特征摘要】
1.一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法，其特征在于，包括：将N路相同的射频信号进行光载波调制；其中，N≥2；对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，使任意相邻两路射频信号间的射频边带相位差为生成多重叠加态射频轨道角动量信号；通过环形天线阵列将所述多重叠加态射频轨道角动量信号发射。2.根据权利要求1所述的多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法，其特征在于，当时，对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节，生成单态射频轨道角动量信号。3.根据权利要求1所述的多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法，其特征在于，所述将N路相同的射频信号在光载波上进行调制之后，还包括：将调制后的所述N路相同的射频信号进行放大处理。4.根据权利要求1所述的多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法，其特征在于，当所述多重叠加态射频轨道角动量信号为双重±l叠加态射频轨道角动量信号时，对调制后的所述N路相同的射频信号进行相位调节之后，一半射频信号的边带信号相消，相消的射频信号在所述环形天线阵列中所对应的天线无射频输出，使天线需求数量减半。5.一种多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输系统，其特征在于，包括：光谱相位处理模块，用于生成N路相同的射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：高欣璐，赵明阳，谢牧彤，黄善国，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11