一种毫米波UWB多模态OAM介质谐振器阵列天线

为了进一步拓展轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的优势,提出了一种工作在毫米波(Millimeter Wave,MMW)频段的超宽带(Ultra-wide Band,UWB)多模态OAM介质谐振器天线,其相对带宽高达74.3%。分析了影响天线匹配效果的重要因素。仿真结果表明,该天线结构紧凑、增益良好、螺旋相位分布标准,在35 GHz附近能够稳定产生10种模态的OAM波束。基于Matlab对天线的OAM-MIMO信道进行了系统搭建,结果表明,对该天线进行模态复用比传统的MIMO天线在信道容量方面有更突出的性能,为OAM在MMW频段的模态复用具有一定的现实意义。

具有可重构特征的轨道角动量天线技术研究进展

轨道角动量(OAM)因其模式具有理论上无穷且正交互不干扰的特点,在扩展信道容量方面展现出良好的优势,为解决日趋紧张的频谱资源提供了一种新型设计自由度。面对复杂多样的无线通信场景,设计具有可重构特征的OAM天线,是实现多模态复用、智能信息感知和人工智能天线的物理层基础。该文首先结合可重构天线实现机理,给出了OAM可重构天线设计的方法及具备的特点;然后,系统性综述了具有可重构特征的OAM天线的研究进展;最后,对未来设计具有可重构特征的OAM天线研究进行了展望。

OAM光通信技术研究进展

涡旋光束携带的轨道角动量(OAM)为光波的空间域提供了新的维度资源,吸引了越来越多研究人员的关注。由于具有不同OAM模式值的涡旋光束相互正交,因此将OAM模式引入传统光通信领域,衍生出两种新的应用机制--OAM键控(OAM-SK)与OAM复用(OAM-DM),这为未来实现高速、大容量及高频谱效率的光通信技术提供了潜在的解决方案。本文将从OAM光束的类别和产生方法等基本概念理论出发,对这两种通信应用机制相关的典型研究案例做简要概述,并重点论述三种关键技术,包括OAM光束复用技术、OAM光束解调技术以及OAM光通信的大气湍流效应抑制技术。最后,对OAM光通信技术的未来发展趋势及其前景进行了分析与展望。

OAM光通信路由器件研究

随着轨道角动量(OAM)光通信技术的研究不断深入,OAM路由器件在提升通信系统的灵活性和实用性方面扮演着重要的角色,近些年,具有特定功能的OAM路由器件的研究得到了飞速发展。基于此,对近些年OAM路由器件的研究成果进行了概述,对其中可实现信道切换、多播、滤波、添加/提取、跳变和模式划分6类OAM路由器件的原理、研究方法及优缺点进行了讨论与总结,同时对OAM路由器件未来的发展趋势进行了展望。

基于多值光学涡旋相息图的OAM光通信系统

设计了一种新型的多值光学涡旋相息图,可用于直接产生多值光学涡旋,并将其应用于OAM自由空间光通信系统中,实现了4路OAM光束的复用/解复用,研究了不同比特信噪比情况下该通信系统误码率的变化。同时,探究了大气湍流对系统性能的影响。

OFDM-OAM复用通信中基于线性回归的串扰消除方案

为减小轨道角动量(OAM)复用信号在自由空间传输过程中的模式间串扰,提出一种串扰消除方案。在传输基于16进制正交幅相调制的正交频分复用(16QAM-OFDM)信号的双路OAM复用自由空间光通信链路中,使用基于梯度下降的线性回归方案缓解OAM模式间串扰,恢复原始信号。实验结果表明:该串扰消除方案使接收到的双路16QAM-OFDM信号的星座点集中在16QAM参考点周围,且每个子载波的误码率(BER)接近于没有串扰时的BER;当串扰功率约为-23.5dBm时,前向纠错码(FEC)门限3.8×10-3处的功率代价至少降低了3d B。

轨道角动量态复用通信研究

任何带有螺旋相位分布的波束拥有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM),其螺旋相位取决于OAM态拓扑荷。OAM态拓扑荷取值可从负无穷至正无穷,不同拓扑荷的OAM态空间模相互正交。因此,与能量、波长和极化一样,OAM态成为一种可载荷信息的新型自由度。目前,基于OAM态这一新型自由度的复用通信体制引起了业界的极大关注。文中阐述OAM态的概念,OAM态复用,OAM态复用在自由空间光通信、光纤通信和无线电通信等场景下的研究进展。OAM态复用极大地提升了通信系统的容量和频带利用率,它的应用前景令人兴奋,存在着机遇,也面临着巨大的挑战。

低频比波长复用高效双功能超表面

多功能微波器件由于能在小尺寸器件上实现大容量功能集成,在现代通信系统中具有重要作用。然而由于器件功能的高度集成,使得多功能器件往往存在严重的通道串扰,降低了器件效率。对此,提出了一种低通道串扰的频率复用方法,通过在两层介质板上构建互补形式的双C形开槽谐振器和双C形金属谐振器,实现了双谐振单元。由于双谐振器具有很高的Q值,能在低频比情形下实现相位的独立调控。为进行验证并探索应用,设计了工作于f_(1)=9.2GHz和f_(2)=11.2GHz的多功能超表面。仿真结果与实验结果吻合良好,表明超表面在f_(1)和f_(2)处分别实现了模式数l=3的聚焦OAM波束和零阶贝塞尔波束。与以往报道的多功能超表面相比,设计的器件双频工作频比仅为1.2,且双频器件效率高达86.1%和93%。提出的低频比、低通道串扰波长复用超表面方法为实现大容量功能集成应用提供了一种有效途径。

光纤通信新型复用技术(本期优秀论文)

介绍了基于少模光纤(FMF)的MDM技术和基于涡旋光纤的OAM复用技术的研究背景与最新研究进展,并对其原理和理论模型进行概述,讨论了OAM模式的生成方式、OAM复用技术和模分复用的特点,并对这两种技术面临问题的解决方法和复用技术的发展方向提出了一些思路。

轨道角动量光通信关键技术研究进展

单模光纤的通信容量已接近香农极限,传统的多路复用技术很难再提升通信容量。近年来,一种新型模分复用技术——光轨道角动量(OAM)复用被提出,与其他复用技术相结合,可以极大地提升通信容量和提高频谱效率。轨道角动量光通信的关键技术包括轨道角动量光束的产生、传输介质以及复用/解复用器件,文中对这些关键技术的最新进展和发展趋势进行了综述。

Fiber transmission demonstrations in vector mode space division multiplexing

Much attention has been focused on the use of scalar modes for space division multiplexing （SDM）. Alternative vector mode bases offer another solution set for SDM, expanding the available trade-offs in system performance and complexity. We present two types of ring core fiber conceived and designed to explore SDM with fibers exhibiting low interactions between supported modes. We review demonstrations of fiber data transmis- sion tbr two separate vector mode bases： one for orbital angular momentum （OAM） modes and one for linearly polarized vector （LPV） modes. The OAM mode demon- strations include short transmissions using commercially available transceivers, as well as kilometer length transmission at extended data rates. The LPV demonstra- tions span kilometer length transmissions at high data rate with coherent detection, as well as a radio over fiber experiment with direct detection of narrowband signals.

涡旋电磁波在军事无线通信中的应用

涡旋电磁波的OAM复用是一种把量子力学中的轨道角动量理论应用到无线通信领域的新型技术,拥有高效频谱利用和抗干扰两项引人注目的特性。介绍了国内外研究现状,对涡旋电磁波的产生与接收、OAM复用对通信容量的影响、OAM模式的复用和解复用、大气的非均匀性和电离层对涡旋电磁波的影响、涡旋电磁波抗干扰能力等研究热点进行了概括。指出了研究、分析OAM复用和抗干扰性能以及探索有效的OAM通信方法的重要意义。