[发明专利]多重叠加态射频轨道角动量信号光控传输方法、系统

说明书

本发明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，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。本发明能够生产任意叠加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。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

基于上述目的本发明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。

另一发明，本发明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；