OAM无线通信系统关键技术研究（四）

姓名：陈敏

学号：21011210025

学院：通信工程学院

【嵌牛导读】涡旋电磁波的接收方法

【嵌牛鼻子】轨道角动量，涡旋电磁波

【嵌牛提问】涡旋电磁波如何接收

【嵌牛正文】

1.完整和部分孔径接收法的原理

图1 完整和部分孔径接收法原理图

图1所示是完整孔径接收法和部分孔径接收法的原理图。从图中可以看出，WAAR的接收角为整圆，而PAAR的接收角为整圆的一部分。接下来对这两种接收方法做具体分析。

3.2完整孔径取样接收法

使用完整孔径接收技术时，由于涡旋电磁波具有发散特性，在长距离传输后为了获取到达波束大部分的能量需要增大接收孔径。目前射频通信领域的各种天线尺寸和信道长度由于受到技术上的限制无法完全满足波束的扩散。由此，提出完整孔径取样接收(WASR)，即在完整孔径上放置取样天线对接收信号进行采样。WASR的原理是在接收端的圆形轨道上均匀放置M个阵元组成一个均匀圆阵对接收区域内的到达波束进行采样接收，如图2所示。

图2 完整孔径取样接收原理图

使用取样天线阵列对接收区域内的OAM波进行采样，其原理可以类比频域采样定理。要想完整的恢复出采样信号，则所复用的模态值以及所能复用的最大路数与取样天线阵的阵元个数存在一定关系。

WASR使用阵列天线接收涡旋电磁波时对接收信号进行了采样，采样后的信号是离散的，在解复用时需要使用累加的方式而不是积分。因此使用圆形阵列天线进行WASR接收时，应把各天线阵元接收到的信号进行累加以完成多路信号的解复用。

3.3部分孔径接收法

大多数利用OAM模式来提高无线链路容量的尝试都受到对接收机和天线施加的限制，这是由于接收机的位置处于超过瑞利距离的远场中，所有非零阶OAM模式的波束在其轴线上会出现波束中空现象。这些限制导致低信噪比(SNR)，或非常大的接收天线，部分孔径接收法的提出就是通过缩短接收孔径以减小对接收天线的限制。与完整孔径接收法相同的是，部分孔径接收法也可以从部分角孔径接收法(PAAR)衍生到部分孔径取样接收法(PASR)。图3为两种方法的原理示意图。

图3 部分孔径接收法示意图 (a)部分角孔径接收法 (b)部分孔径取样接收法