基于PASR的涡旋电磁波传输系统技术方案

本申请公开了一种基于PASR的涡旋电磁波传输系统。该基于PASR的涡旋电磁波传输系统包括发射端和接收端。其中，发射端包括依次通讯连接的第一天线、功率分配器、发送移相器以及N元阵列天线，N元阵列天线包括N个第一天线阵元，N个第一天线阵元均匀分布在第一圆周上；接收端包括依次通讯连接的M元阵列天线、接收移相器、功率合成器以及第二天线，M元阵列天线用于接收N元阵列天线发射的涡旋电磁波，M元阵列天线包括M个第二天线阵元，M个第二天线阵元均匀分布在第二圆周的1/P个圆周上，P为整数，P＞1。该系统利用部分孔径采样接收涡旋电磁波，可以减小接收天线阵列的孔径大小，便于在远距离的场景下传输涡旋电磁波。的场景下传输涡旋电磁波。的场景下传输涡旋电磁波。

【技术实现步骤摘要】
基于PASR的涡旋电磁波传输系统


[0001]本申请涉及无线通信
，具体而言，涉及一种基于PASR的涡旋电磁波传输系统。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的快速发展，无线数据使用量持续快速增长，无线频段的频谱拥挤问题愈发严重。增加传输容量和提高频谱效率已成为开发新型无线通信系统的主要目标。为了提高通信容量，频分复用(OFDM)、波分复用(WDM)、偏振分复用(PDM)和空分复用(SDM)等传统方法已经被广泛使用。然而随着用户对网络容量需求的不断增大，迫切需要一种新的通信技术，在更大程度上提高频谱的利用率以及通信速率。
[0003]由麦克斯韦电磁理论可知，电磁波可同时携带动量和能量。电磁动量分为线动量和角动量，线动量用来表示电磁波的传输特性，角动量用来表示电磁波的旋转特性。角动量又分为自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。其中，轨道角动量是电磁场除了频率、幅度、相位和极化以外的一个新的自由度。具有轨道角动量的电磁波便称为涡旋电磁波。涡旋电磁波在同一频率下可以携带不同模态的轨道角动量，且各模态理论上相互正交。因此在一个通信系统中，利用轨道角动量可以实现在同一时刻同一频率下的多路传输，达到了大大提高通信容量的目的。
[0004]目前射频领域传输涡旋电磁波的主要方法是利用均匀圆形阵列(UCA)或螺旋相位板(SPP)发射和接收涡旋电磁波。而通信链路传输涡旋电磁波时，大都采用完整的UCA发射和接收涡旋电磁波。当传输距离非常大的时候，OAM波束中空发散区域过大，会导致接收阵列天线需要具有非常大的孔径来接收涡旋波。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种基于PASR的涡旋电磁波传输系统，该系统利用部分孔径采样接收涡旋电磁波，可以减小接收天线阵列的孔径大小，便于在远距离的场景下传输涡旋电磁波。
[0006]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于PASR的涡旋电磁波传输系统，包括：
[0007]发射端，所述发射端包括依次通讯连接的第一天线、功率分配器、发送移相器以及N元阵列天线，所述N元阵列天线包括N个第一天线阵元，N个所述第一天线阵元均匀分布在第一圆周上；以及
[0008]接收端，所述接收端包括依次通讯连接的M元阵列天线、接收移相器、功率合成器以及第二天线，所述M元阵列天线用于接收所述N元阵列天线发射的涡旋电磁波，所述M元阵列天线包括M个第二天线阵元，M个所述第二天线阵元均匀分布在第二圆周的1/P个圆周上，P为整数，P＞1。
[0009]进一步地，各所述第一天线阵元均为微带贴片天线。
[0010]进一步地，各所述第一天线阵元的馈电电流的幅度值相同。
[0011]进一步地，所述N元阵列天线入口处的相位满足：若要产生模态l的涡旋电磁波，需要对第n个所述第一天线阵元的馈源附加的相位，其中n为0、1、2、3......。
[0012]进一步地，各所述第二天线阵元均为微带贴片天线。
[0013]进一步地，各所述第二天线阵元的馈电电流的幅度值相同。
[0014]进一步地，所述M元阵列天线入口处的相位满足：第m个所述第二天线阵元的相位为m为0、1、2、3......。
[0015]进一步地，所述第一天线和所述功率分配器之间依次通讯连接有低噪声放大器、第一混频器和第一滤波器。
[0016]进一步地，所述功率合成器和所述第二天线之间依次通讯连接有第二滤波器、第二混频器以及功率放大器。
[0017]进一步地，所述第一圆周所处的面与所述第二圆周所处的面平行，且所述第一圆周的圆心与所述第二圆周的圆心相对。
[0018]相对于现有技术而言，本申请的技术方案至少具备如下技术效果：
[0019]本专利技术通过位于第二圆周的部分圆周上的M元阵列天线接收N元阵列天线发射的涡旋电磁波，也即是说，本专利技术利用部分孔径采样接收涡旋电磁波的方式代替完整孔径接收涡旋电磁波的方式，可以有效减小接收阵列的阵元数量和孔径大小，使得接收端更加易于实现，可以实现远距离的涡旋电磁波传输。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本申请的实施例公开的基于PASR的涡旋电磁波传输系统的示意图；
[0022]图2为本申请的实施例公开的N元阵列天线与M元阵列天线的位置关系图；
[0023]图3为本申请实施例公开的8元阵列天线的排布示意图；
[0024]图4为本申请实施例公开的4元阵列天线的排布示意图；
[0025]图5为离轴偏移的非对齐误差示意图。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0027]10、发射端；11、第一天线；12、功率分配器；13、发送移相器；14、N元阵列天线；141、第一天线阵元；15、低噪声放大器；16、第一混频器；17、第一滤波器；20、接收端；21、M元阵列天线；211、第二天线阵元；22、接收移相器；23、功率放大器；24、第二天线；25、功率合成器；26、第二滤波器；27、第二混频器。
具体实施方式
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0029]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0030]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0031]参见图1至图4所示，根据本申请的实施例，提供了一种基于PASR的涡旋电磁波传输系统，该涡旋电磁波传输系统包括发射端10和接收端20。
[0032]具体来说，发射端10包括依次通讯连接的第一天线11、功率分配器12、发送移相器13以及N元阵列天线14，N元阵列天线14包括N个第一天线阵元141，该N个第一天线阵元141均匀分布在第一圆周上；接收端20包括依次通讯连接的M元阵列天线21、接收移相器22、功率合成器25以及第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PASR的涡旋电磁波传输系统，其特征在于，包括：发射端(10)，所述发射端(10)包括依次通讯连接的第一天线(11)、功率分配器(12)、发送移相器(13)以及N元阵列天线(14)，所述N元阵列天线(14)包括N个第一天线阵元(141)，N个所述第一天线阵元(141)均匀分布在第一圆周上；以及接收端(20)，所述接收端(20)包括依次通讯连接的M元阵列天线(21)、接收移相器(22)、功率合成器(25)以及第二天线(24)，所述M元阵列天线(21)用于接收所述N元阵列天线(14)发射的涡旋电磁波，所述M元阵列天线(21)包括M个第二天线阵元(211)，M个所述第二天线阵元(211)均匀分布在第二圆周的1/P个圆周上，P为整数，P＞1。2.根据权利要求1所述的基于PASR的涡旋电磁波传输系统，其特征在于，各所述第一天线阵元(141)均为微带贴片天线。3.根据权利要求1所述的基于PASR的涡旋电磁波传输系统，其特征在于，各所述第一天线阵元(141)的馈电电流的幅度值相同。4.根据权利要求1所述的基于PASR的涡旋电磁波传输系统，其特征在于，所述N元阵列天线(14)入口处的相位满足：若要产生模态l的涡旋电磁波，需要对第n个所述第一天线阵元(141)的馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢坚，韩艺璇，韩闯，宫延云，王伶，张兆林，粟嘉，陶明亮，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：