[发明专利]一种多模态轨道角动量涡旋波的任意采样接收方法

摘要

本发明提出了一种多模态轨道角动量涡旋波的任意采样接收方法，用于在空间环境存在障碍物限制的情况下，在保证远距离传输接收孔径较小和实现连续阶模态值的涡旋波接收的同时，提高多模态轨道角动量涡旋波模态信息的准确性。实现步骤为：确定每个天线单元的方位角；构建多模态轨道角动量涡旋波的场表达式根据采样定理构建M个模态涡旋波的能量幅度向量c与N个天线单元采样接收的多模态涡旋波信号向量b之间的系数矩阵A；采样接收装置获取多模态涡旋波信号向量b；获取多模态轨道角动量涡旋波中第i个模态涡旋波能量幅度Fi的值。本发明实现了对连续阶模态值的涡旋波的灵活接收，提高了轨道角动量的利用率。

主权项

1.一种多模态轨道角动量涡旋波的任意采样接收方法，其特征在于，是通过采样接收装置实现的，所述采样接收装置包括分布在半径为R的圆环上的N个天线单元组成的天线阵列，N≥M，M为待接收的多模态轨道角动量涡旋波的模态个数，M≥2，天线单元为均匀分布或不均匀分布，多模态轨道角动量涡旋波的传输中心垂直通过天线阵列所在平面的中心，实现步骤为：(1)确定每个天线单元的方位角：(1a)确定待接收的多模态轨道角动量涡旋波的模态集合L：L＝{li∈Z|i＝1,2,…,M}，并根据L确定天线单元的个数N，其中li为第i个单模态涡旋波的模态值，Z为整数合集；(1b)根据天线阵列所在的环境限制，确定N个天线单元的方位角其中为第k个天线单元的方位角；(2)构建多模态轨道角动量涡旋波的场表达式设定多模态轨道角动量涡旋波中第i个模态涡旋波的能量幅度为F_i，并根据F_i和模态集合L，构建多模态轨道角动量涡旋波的场表达式其中为采样接收天线所在平面的方位角，j为虚数单位；(3)根据采样定理构建M个模态涡旋波的能量幅度向量c与N个天线单元采样接收的多模态涡旋波信号向量b之间的系数矩阵A：(3a)设定M个模态涡旋波能量幅度组成的向量为c，第k个天线单元采样接收多模态涡旋波信号为N个多模态涡旋波信号组成的向量为b；(3b)根据采样定理，并利用步骤(1)确定的第k个天线单元的方位角和步骤(2)构建的多模态涡旋波的场表达式获取第k个天线单元采样接收的多模态涡旋波信号则N个天线单元采样接收的多模态涡旋波信号的向量表达式b为：将其转化为矩阵形式：b＝Ac，则M个模态涡旋波的能量幅度向量c与N个天线单元采样接收的多模态涡旋波信号向量b之间的系数矩阵A为：(4)采样接收装置获取多模态涡旋波信号向量b：采样接收装置中的第k个天线单元对发射装置产生的多模态涡旋波信号进行采样接收，并将N个天线单元采样接收的N个多模态涡旋波信号组成向量b：其中，[·]′代表对向量进行转置；(5)获取多模态轨道角动量涡旋波中第i个模态涡旋波能量幅度Fi的值：(5a)对N个天线单元采样接收的多模态涡旋波信号向量表达式b＝Ac进行变形，得到M个模态涡旋波能量幅度向量表达式c＝A‑1b；(5b)根据步骤(3)构建的系数矩阵A和步骤(4)获取的多模态涡旋波信号向量b，计算M个模态涡旋波能量幅度向量c＝[F1 F2 … FM]′。