基於微波光子學的射頻渦旋波接收技術研究

《基於微波光子學的射頻渦旋波接收技術研究》是依託北京郵電大學，由高欣璐擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於微波光子學的射頻渦旋波接收技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高欣璐
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

射頻信號的軌道角動量模式復用在通信系統中增加了一個新的復用方式，是大幅增加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，靈活精準的射頻渦旋波（具有軌道角動量的射頻波束）接收、模式識別和頻移檢測是軌道角動量模分復用無線通信系統的基本組成部分和關鍵問題。在當前渦旋波模式接收和處理方法並不成熟的情況下，本課題面向未來軌道角動量模分復用無線通信系統的需求和基本問題，探索大頻寬、多模式的軌道角動量復用接收技術，對基於微波光子技術的任意射頻渦旋模式接收解調機理、基於環形相控天線陣列任意射頻渦旋模式識別方法及射頻渦旋信號微小頻率變化檢測機制進行研究，通過理論研究和實驗驗證，在“基於微波光子技術的射頻渦旋電磁波的接收”方面形成創新。本項目的研究成果將為我國軌道角動量復用無線通信系統的發展提供重要參考，為下一代超高速率、超大容量的無線通信系統的發展提供有力支撐。

結題摘要

作為基於軌道角動量模分復用（OAM-MDM）的無線通信系統的關鍵組成部分，射頻渦旋波（RF-OAM）的復用接收端與發射端相同，吸引著世界各地的學者進行研究。本項目的研究內容選擇並重點研究基於微波光子學信息處理的RF-OAM的接收方式，研究集中在光控RF-OAM多模式接收、模式識別、頻移檢測等亟待解決的技術問題，具有較好的套用導向性和創新性，預計5-10年內套用在微波光子雷達領域或無線通信領域中。重點進展及指標完成情況如下，第一，在“任意射頻OAM模式的接收機理與實現”方面提出高精度超寬頻色散免疫相移機理，其一，提出雙邊帶色散免疫移相方案，實現19.4 km光纖傳輸後在14-24 GHz的範圍內寬頻移相；其二，提出邊帶異信號相移方案，實現光控雙模式射頻渦旋波生成及方向控制，進而實現了RF-OAM的二維掃描功能，並成功接收了2個RF-OAM波束。完成指標：光載波頻率為10-24GHz及接收軌道角動量模式數不少於4。第二，在“準確識別、區分接收信號中各個RF-OAM模式”方面形成兩種識別評價方法。其一，提出了一種疊加OAM態純度測量方法，實現自由空間渦旋電磁波疊加態純度的測量。其二，提出了一種環形相位梯度法實現雙重疊加態射頻渦旋測量方法。完成指標：多重軌道角動量模式檢測能力不少於2個模式。第三，在“RF-OAM模式微小頻偏的探測”方面提出相位時間累計法，實現測量由為都卜勒效應引起得微小頻移。實驗轉速為50π/s, 測得頻率為24.83Hz，頻率誤差為0.63%，實現指標：渦旋電磁波微小頻移檢測精度誤差不超過1%。在課題涉及的關鍵研究領域，發表SCI檢索論文14篇，EI檢索論文9篇。在Optics Letters，Optics Express等中科院JCR分區2區期刊上發表論文共7篇，其中，負責人為第一作者論文2篇（1篇為ESI高被引論文），負責人為通訊作者論文3篇。ACP2017、ICOCN2017，OGC2019會議邀請報告3人次。申請相關國家發明專利7項，已授權2項。培養博士6人，已畢業2人。項目組超額完成了既定的預期目標。