技术特征：
1.一种涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，用于对n路携带不同oam模态涡旋微波量子的电磁波电场强度信号进行同步处理，n为大于等于2的整数，其特征在于，n路输入的电磁波电场强度信号中包括1个基准oam电磁波电场强度信号和n-1个待同步oam电磁波电场强度信号，n路电磁波电场强度信号的幅度和频率一致，相位和所携带的oam模态不相同，涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置包括n-1个相位同步单元，基准oam电磁波电场强度信号与每一个待同步oam电磁波电场强度信号分别组合输入到不同的相位同步单元中，任一个相位同步单元包括依次连接的相位差信号模块、移相控制信号模块、移相模块、信号选通模块，其中，相位差信号模块包括依次连接的混频元件和滤波器，所述混频元件用于将待同步oam电磁波电场强度信号与基准oam电磁波电场强度信号相乘形成混频信号，所述滤波器滤除混频信号中的高频交流分量，获得相位差信号；其中，移相控制信号模块包括信号采样模块和计算模块，信号采样模块用于对相位差信号采样离散化，形成离散数字信号，计算模块根据该离散数字信号计算相位差值并输出对应的多比特数字信号给移相模块；其中，移相模块根据所述多比特数字信号将待同步oam电磁波电场强度信号的相位进行移相，使得与基准oam电磁波电场强度信号的相位同步；其中，信号选通模块通过选通键控将移相后的待同步oam电磁波电场强度信号与基准电磁波电场强度信号选通组合成为时域上电场强度相位连续的信号。2.根据权利要求1所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，还包括辐射模块，用于将所述时域上电场强度相位连续的信号辐射成在空间中传播的电磁波信号，且该电磁波信号在不同时刻携带有不同的oam模态。3.根据权利要求1所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，基准oam电磁波电场强度信号0与任一待同步oam电磁波电场强度信号n通过混频元件相乘后的信号为：其中，其中，s0(t)表示基准oam电磁波电场强度信号，s
n
(t)表示待同步oam电磁波电场强度信号n，a表示电磁波电场强度信号的幅度，ω
c
表示电磁波电场强度信号的角频率，t表示时间，表示基准电磁波电场强度信号0的初相位，表示待同步电磁波电场强度信号n的初相位。4.根据权利要求3所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，第n路经过滤波器滤除交流分量后的信号为
其中b是滤波器的幅度增益。5.根据权利要求4所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，所述信号采样模块得到的离散数字信号表示为β
n
(k)＝β
n
(kt
sa
)其中β
n
(k)表示第n路滤波后信号的第k个采样值，t
sa
表示模数转换器的采样周期。6.根据权利要求5所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，计算模块根据该离散数字信号计算相位差值的公式为：其中k为计算用到的采样点数。7.根据权利要求1所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，所述移相控制信号模块生成的多比特数字信号以ttl电平输出。8.根据权利要求6所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，所述移相模块中包括数控移相器，在控制信号的控制下对电磁波电场强度信号进行移相，移相后的信号表示为的信号表示为表示移相后携带oam模态n的电磁波电场强度信号n，其中表示不需要移相的基准oam电磁波电场强度信号。9.根据权利要求8所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，所述信号选通模块包括n个乘法器，所述信号选通模块的乘法器n(0≤n≤n-1)的输入为和脉冲选通信号n，通过乘法器n后的信号为其中是脉冲选通信号n，a
nk
表示要传输的第k个符号，a
nk
取值为0或1，且g(t)为矩形脉冲函数，具体为：t
s
表示传输系统的符号周期；还包括一个合路器，用于将总共n路通过乘法器后的信号进行合并，形成电场强度相位连续的电磁波信号。10.根据权利要求9所述的涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，其特征在于，所述
电场强度相位连续的电磁波信号，电场强度时域表达式为：
技术总结
本发明公开一种涡旋微波量子超窄带通信相位同步装置，该装置的输入为多路携带不同轨道角动量(OAM)涡旋微波量子的电磁波电场强度信号。系统中包括相位差信号模块，计算携带不同OAM模态电磁波电场强度信号之间的相位差，产生相位差信号；移相控制信号模块，将相位差信号转换成移相模块的控制信号；移相模块，根据控制信号对电磁波电场强度信号进行移相；信号选通模块，对移相后的多路电磁波电场强度信号进行选通键控控制；辐射模块，对选通键控后的信号进行辐射，辐射出在自由空间中传播且在不同时间携带不同OAM模态的电磁波。本发明实现不同OAM模态电磁波在电场强度信号上的相位同步，是实现涡旋微波量子超窄带通信的关键技术。术。术。
技术研发人员：张超 谢翔东
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/8/19