《基於毫米波束軌道角動量的空間通信理論與方法研究》是依託北京航空航天大學，由唐華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於毫米波束軌道角動量的空間通信理論與方法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：唐華
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大信息容量、高安全性的毫米波通信是近年來國際通訊領域研究的熱點之一，在國家安全、軍事信息傳輸、海量遙感信息傳輸等領域有重要的套用價值。本項目提出把電磁波束的軌道角動量編碼技術與毫米波束的空間通信相結合，既可以克服大氣效應對空間通信的影響,又可以發揮軌道角動量編碼技術的信息傳輸容量大和保密性強的優勢。本項目旨在通過對毫米波束的軌道角動量在大氣中的傳輸行為、軌道角動量編碼通信中的信息載入理論與方法、信息容量、通信中的信噪比以及信息檢測理論與方法等內容的理論分析、數理建模、數值仿真以及實驗研究，探索利用毫米波束軌道角動量編碼進行大信息容量、高安全性的空間通信的新體制，並論證其可行性。該項目的研究成果對於建立毫米波通信的新機制、推動大信息容量、高安全性的空間通信新模式的發展具有重要的學術意義和誘人的套用前景。
結題摘要
青年科學基金“基於毫米波束軌道角動量的空間通信理論與方法研究”在三年的資助期中，主要在如下幾個方面開展工作並取得進展： 1、提出渦旋波束在大氣湍流中傳輸時的螺旋譜特性的研究方法，研究了大氣參數和波束參數對波束的螺旋譜彌散的影響，結果表明，當拓撲荷越大、波長越長、湍流內尺度越小、外尺度越大、折射率結構常數越高時，渦旋波束受到的影響增大，螺旋譜彌散加重； 2、給出了基於渦旋波束的空間通信系統在大氣湍流中進行斜程傳輸時的信道容量的計算方法，研究結果表明，天頂角、湍流內尺度、波長、結構常數、湍流外尺度對系統信道容量有不同程度的影響； 3、基於軌道角動量空間通信系統在中等強度大氣湍流中的通信質量研究，解決了渦旋波束在中等強度non-Kolmogorov湍流大氣中的相位屏建模問題，並提供了相應空間通信系統的誤碼率和信道容量的計算方法； 4、部分相干渦旋波束在non-Kolmogorov湍流中的傳輸特性研究，利用數值計算重點分析了non-Kolmogorov湍流模型中的指數項、折射率結構常數、湍流內外尺度以及光源的拓撲荷、相干長度對光束傳輸性質的影響； 5、橢圓偏振渦旋波束在湍流大氣中的強度和偏振特性研究，解決了基於矢量表示的橢圓偏振渦旋波束在大氣湍流中傳輸時的光強分布特徵和偏振度變化規律問題。
