[发明专利]轨道角动量OAM电磁波传输装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种轨道角动量OAM电磁波传输装置及方法。

背景技术

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（Orbital Angular Momentum）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。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种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S_Tn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，本发明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s_Rn。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明实施例提供了一种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s_Tn；

将所述M维的并行信号S_Tn进行增益均衡和OAM复用，得到N维的天线激励信号s’_Tj；