[发明专利]测量射频信号双重叠加轨道角动量的方法及系统

说明书

本发明提供一种测量射频信号双重叠加轨道角动量的方法及系统，其中该方法包括：采集射频信号的相位信息，获取环形相位函数；根据环形相位函数计算射频信号的两个轨道角动量OAM态。本发明提供的技术方案，可以通过旋转平台带动接收天线绕转动轴转动，采集整个接收圈的相位信息，使处理器根据这些相位信息获得环形相位函数，并根据环形相位函数计算出射频信号的两个OAM态，实现射频信号双重叠加OAM态的测量。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种测量射频信号双重叠加轨道角动量的方法及系统。

背景技术

在量子光学中，角动量作为一个基本物理量可以分为自旋角动量(Spin AngularMomentum，SAM)和轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)；涡旋电磁波即拥有螺旋形相位波束的电磁波。1992年，Allen提出拉盖尔-高斯涡旋光的方位角项包含有OAM态分量；2007年，Thide通过仿真分析指出，在射频频段，射频涡旋电磁波具有与拉盖尔-高斯涡旋光相似的性质，同样包含OAM态分量。射频涡旋电磁波(即射频信号)主要应用于无线通信领域，无限的OAM本征态在理论上可以提供无限多个OAM复用信道，因此，包含OAM态分量的射频信号为无线通信提供了广阔的前景。

在射频信号通信当中，OAM态的测量是很重要的一环。近几年，使用OAM波的螺旋相位面进行OAM态的测量已被提出并使用。2010年，Mohammadi详细阐述和分析了这种相位梯度法，并指出这种方法在合适的条件下，能准确地测出单个OAM态，并受波束生成时的不对称性影响较小。该方法的关键在于在垂直于传播轴，并以传播轴为中心的接收圈上取两个足够近的点，通过测量相位差的方式来识别OAM态。

然而，上述这种方法只能测量单个的OAM态，并不能测量不同OAM态的射频信号叠加传输时形成的叠加态。而在无线通信当中，为了进行OAM复用，便不可避免地需要进行双重叠加态的射频信号传输，因此，对射频信号双重叠加态的测量具有相当的实用价值。

发明内容

本发明提供一种测量射频信号双重叠加轨道角动量的方法及系统，用以实现射频信号双重叠加OAM态的测量。

一方面，本发明实施例提供一种测量射频信号双重叠加轨道角动量的方法，包括：

采集射频信号的相位信息，获取环形相位函数；

根据环形相位函数计算射频信号的两个轨道角动量OAM态。

在本发明的一实施例中，根据环形相位函数计算射频信号的两个OAM态，具体包括：

根据环形相位函数判断射频信号的两个OAM态之和是否为零；

若是，则根据环形相位函数的跳变次数计算射频信号的两个OAM态；

若否，则根据环形相位函数计算环形相位梯度函数；

根据环形相位梯度函数计算射频信号的两个OAM态。

在本发明的一实施例中，根据环形相位函数判断射频信号的两个OAM态之和是否为零，具体包括：

若环形相位函数取值在两个相差180°的值之间均匀跳变，则射频信号的两个OAM态之和为零；否则，射频信号的两个OAM态之和不为零。

在本发明的一实施例中，根据环形相位函数的跳变次数计算射频信号的两个OAM态，具体包括：

射频信号的两个OAM态的符号相反，绝对值为环形相位函数取值在两个相差180°的值之间的跳变次数的一半。

在本发明的一实施例中，根据环形相位函数计算环形相位梯度函数，具体包括：

根据公式计算环形相位梯度函数l(θ)；

其中，和为环形相位函数，θ和Δθ为方位角，i为虚数单位。