光控射頻渦旋電磁波的發射技術研究

《光控射頻渦旋電磁波的發射技術研究》是依託北京郵電大學，由黃善國擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光控射頻渦旋電磁波的發射技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃善國
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

射頻信號的軌道角動量（OAM）模式復用在通信系統中增加了新的復用維度，是提高無線信道容量的最有前景的方法之一，已成為當前國內外通信領域的前沿與熱點研究問題。其中，靈活精準的電磁渦旋模式產生和信道預處理功能的模式發射是其首要解決的問題和難點技術。當前的渦旋波模式產生和發射方法還遠不成熟。本課題面向未來OAM模式復用通信技術的需求和基本問題，探索射頻渦旋電磁波的發射技術，對基於微波光子移相的任意射頻OAM模式發射激勵機理與方法、基於環形相控天線陣的射頻OAM模式信道預處理髮射機制、數據信號調製編碼方式等三個方面進行研究，提出大頻寬、多模式、低串擾、低複雜度的射頻渦旋模式產生和控制方法，通過理論研究和實驗驗證，在“基於光控微波光子學的射頻渦旋電磁波發射技術”方面形成創新。課題研究成果將為我國軌道角動量復用通信技術的發展提供有力支撐，並為向下一代超高速率、超大容量無線通信系統的演進提供重要參考。

結題摘要

項目組面向未來軌道角動量的復用通信需求，基於環形相控陣天線技術及微波光子相移陣列技術研究光控射頻渦旋電磁波(RF-OAM)及光控射頻渦旋波掃描發射、傳輸、編碼三個方面展開深入研究。其一，在“基於微波光子移相的任意RF-OAM模式的發射激勵機理與方法”方面提出對任意長度光纖具有色散免疫效果的相位控制方案，在微波光子相移領域，成功解決鏈路色散和頻寬的矛盾，進而成功解決了大頻寬、超大範圍、精確的光子移相陣列，最終實現RF-OAM多模式發射及二維空間掃描。其二，在“基於射頻OAM模式信道預處理傳輸機制”方面，利用環形相位梯度法及相位空間積分數學特徵分析，實現任意雙模式RF-OAM自動識別；通過微都卜勒效應及相位時間累計方法，實現RF-OAM微小頻移信號的測量；通過基於強度掩膜版的信道預處理和疊加態耦合傳輸結合的方式，提高射頻渦旋波傳輸距離。其三，研究RF-OAM模式數據信號的調製編碼方式，實現渦旋波載入信號傳輸。依託北京郵電大學信息光學與光通信國家重點實驗室搭建了光控多功能射頻渦旋波束通信探測實驗平台。通過理論研究和實驗驗證，為軌道角動量復用無線通信系統的快速發展提供重要支撐。 該項目發表科技論文總計36篇，其中SCI檢索論文22篇，EI檢索論文14篇。在Optics Letters，Optics Express等中科院JCR分區2區期刊發表論文共12篇，其中1篇於2019年10月被評為ESI高被引論文。18人次在OFC、CLEO，ECOC，ACP等光通信領域的國際一流學術會議上報告項目的最新研究成果，其中，Post-deadline報告1人次，ACP2017、ICOCN2017、OGC2019會議邀請報告3人次。參與國際學術會議並為分會場主席（TPC co-chair CLEO-PR2018, Session Chair CECNet2019）2人次；申請相關國家發明專利5項，已授權2項。提交國家標準1篇，已正式發布，並參與制定IEEE802.11aj國際標準；1人次獲得2019年中國產學研合作軍民融合個人獎。培養博士研究生9人，其中4人已畢業。項目組超額完成了既定的預期目標。