Oam电磁波传输装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种0ΑΜ电磁波传输装置。
【背景技术】
[0002]2011年3月，瑞典空间物理研究所Thide教授小组在意大利威尼斯的泻湖水面上用实验证明:利用OAM (Orbital Angular Momentum)电磁波即通过扭曲电磁波，可双倍提升无线通信的容量，基于0ΑΜ电磁波可以双倍提升信道容量的特点，0ΑΜ电磁波具有较大的适用范围。但是，设计人经研究发现，现有的0ΑΜ电磁波使用的旋转电磁波在中心是一个零点，电磁波的强度非常小，接近于零，因而0ΑΜ电磁波无法远距离传输，对0ΑΜ电磁波的推广应用造成了不利影响。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种0ΑΜ电磁波传输装置，以改善现有技术中0ΑΜ电磁波无法远距离传输，对0ΑΜ电磁波的推广应用造成了不利影响的问题。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下:
[0005]第一方面，本实用新型实施例提供了一种0ΑΜ电磁波传输装置，包括发射装置，所述发射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；
[0006]所述多个发射天线单元均匀排列在位于所述第一反射器上的第一圆周上，每个所述发射天线单元的相位中心均位于所述第一圆周上，每个所述发射天线单元的辐射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的主轴上。
[0007]结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括接收装置，所述接收装置包括第二反射器和多个接收天线单元；
[0008]所述多个接收天线单元均匀排列在位于所述第二反射器上的第二圆周上，每个所述接收天线单元的相位中心均位于所述第二圆周上，每个所述接收天线单元的辐射方向均朝向所述第二反射器，所述第二圆周的圆心位于所述第二反射器的主轴上，每个所述接收天线单元的口面分别正对一个所述发射天线单元的口面，所述第二反射器的主轴方向与所述第一反射器的主轴方向位于同一直线上或与所述第一反射器的主轴方向形成小于60度的夹角。
[0009]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述发射装置还包括与所述多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口，通过上行信号滤波器与所述多个发射激励端口均相连的0ΑΜ复用器，以及与所述0ΑΜ复用器相连的第一 0ΑΜ增益均衡器；
[0010]所述0ΑΜ复用器和所述第一 0ΑΜ增益均衡器用于将待传输的Μ维的并行信号STn经复用和增益均衡之后转换为N维的天线激励信号S’ τ]。
[0011]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述接收装置还包括与所述多个接收天线单元一对一相连的多个接收端口，通过下行信号滤波器与所述多个接收端口均相连的OAM解复用器，以及与所述OAM解复用器相连的第二 OAM增益均衡器；
[0012]所述0ΑΜ解复用器和所述第二 0ΑΜ增益均衡器用于将接收的N维信号s’ R]解复用和增益均衡之后输出Μ维的并行信号sRn。
[0013]结合第一方面的一种或第二种或第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述多个发射天线单元和所述多个接收天线单元均为偶极子天线，所述多个发射天线单元的方向与所述第一圆周的中轴线平行；所述多个接收天线单元的方向与所述第二圆周的中轴线平行。
[0014]结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，每个所述发射天线单元和每个所述接收天线单元的长度均为所述0ΑΜ电磁波波长的四分之一。
[0015]结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一圆周的半径和所述第二圆周的半径均大于所述0ΑΜ电磁波波长的两倍。
[0016]结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第一反射器和所述第二反射器均为旋转抛物面，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的焦点上，所述第二圆周的圆心位于所述第二反射器的焦点上，所述第一反射器的焦点位于所述发射天线单元的口面内，所述第二反射器的焦点位于所述接收天线单元的口面内。
[0017]结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述0ΑΜ复用器、0ΑΜ解复用器、第一 0ΑΜ增益均衡器和所述第二 0ΑΜ增益均衡器均为矩阵乘法器或者数字移相器。
[0018]结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述多个发射天线单元的轴向均平行于所述第一反射器的主轴，所述多个接收天线单元的轴向均平行于所述第二反射器的主轴；或
[0019]所述多个发射天线单元的轴向均垂直于所述第一反射器的主轴，所述多个接收天线单元的轴向均垂直于所述第二反射器的主轴。
[0020]本实用新型实施例中所提供的装置，对0ΑΜ电磁波传输装置中的反射器、天线单元的排列方式等进行了多方面设计，使得本实用新型实施例中的装置在能够显著提高0ΑΜ电磁波的传输距离的同时，还能够在直射环境中使用不同的轨道角动量模式并行传输信息，从而能够显著提高无线通信容量。
[0021]进一步地，本实用新型实施例提供的装置，设计巧妙、实施方便，能显著提高0ΑΜ电磁波的传输距离，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。
[0022]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1示出了一种现有技术中的辐射图；
[0025]图2示出了本实用新型实施例提供的一种传输装置的结构示意图；
[0026]图3示出了本实用新型实施例提供的另一种传输装置的结构示意图；
[0027]图4示出了本实用新型实施例所提供的一种发射装置的系统框图；
[0028]图5示出了本实用新型实施例所提供的一种发射装置中0ΑΜ复用器和第一 0ΑΜ增益均衡器的工作示意图；
[0029]图6示出了本实用新型实施例所提供的一种接收装置的系统框图；
[0030]图7示出了本实用新型实施例所提供的一种接收装置中0ΑΜ解复用器和第二 0ΑΜ增益均衡器的工作示意图；
[0031]图8示出了本实用新型实施例所提供的一种模式1辐射图；
[0032]图9示出了本实用新型实施例所提供的另一种模式3辐射图；
[0033]图10示出了本实用新型实施例所提供的另一种模式5辐射图。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]实施例
[0036]2011年3月，瑞典空间物理研究所Thide教授小组在意大利威尼斯的泻湖水面进行的实验展示了一种新的物理机制，实现了同一频带能够承载更大的传输容量。该实验首次实现了无线电波频段2.4GHz的0ΑΜ复用通信，使用两路0ΑΜ分别处于态1和态0的非相干电波，在442米的直线距离上实现同频态分复用通信，如图1所示。设计人经研究发现，现有0ΑΜ使用的旋转电磁波在中心是一个零点，电磁波的强度非常小，接近于零，所以传输距离不远，在电磁波辐射的正前方就衰减到极小的幅度，无法传输信号；另，双倍提升信道容量仍然不够，无法满足实际需求，用户急需更多倍地提升信道容量。
[0037]为了改善上述问题，经多方试验，本实用新型实施例中选择应用多天线阵列进行通信，但和ΜΠΚ)通信与智能天线不同，ΜΠΚ)通信只能在多径散射环境中实现在同一个频率并行传输信息，而在自由空间或者直射环境中不能并行传输信息；智能天线不能并行传输信息，只在直射环境中具有增加接收功率的作用。设计人经研究发现，在采用多天线阵列进行通信时，若将多个天线单元在反射器上排列为环形天线阵列，将各天线单元的发射方向、相位中心等进行巧妙设置，则能使得传输装置显著提高0ΑΜ电磁波的传输距离，使得传输装置可以在直射环境中使用不同的轨道角动量模式并行传输信息，提高无线通信容量。
[0038]基于上述研究，如图2所示，本实用新型实施例提供了一种0ΑΜ电磁波传输装置，包括发射装置，所述发射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；所述多个发射天线单元均匀排列在位于所述第一反射器上的第一圆周上，每个所述发射天线单元的相位中心均位于所述第一圆周上，每个所述发射天线单元的辐射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的主轴上。图2、图3为一种天线单元数N = 8时的示意图。
[0039]其中，优选多个发射天线单元均为偶极子天线，且每个偶极子天线的方向均与所述第一圆周的中轴线平行，每个偶极子天线的长度均为0ΑΜ电磁波波长的四分之一，第一圆周的半径大于所述0ΑΜ电磁波波长的两倍。偶极子天线主要用来发射和接收固定频率的信号，与现有技术中大都使用宽带天线相比，使用偶极子天线更适用于场地衰减和天线系数的测量。
[0040]优选第一反射器为旋转抛物面，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的焦点上，优选旋转抛物面足够大，所述第一反射器的焦点位于所述发射天线单元的口面内。