Экспериментальное исследование ОАМ-мультиплексирования с диэлектрической линзой

Аннотация. В этой статье говорится о возможность использования радиолинии с высокой пропускной способностью, использующей режимное мультиплексирование орбитального углового момента (OAM). Эксперименты проводятся с использованием основанной на программном обеспечении системы радиосвязи (SDR) для обработки сигналов, аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования, модуляции и демодуляции (MODEM) и диэлектрической линзы, питаемой Fniform Circular Array (FCA) для передачи сигналов OAM и прием. Была подтверждена успешная передача 14 различных потоков данных 16-QAM, соответствующих 7 режимам OAM.

Ключевые слова: ОАМ, мультиплексирование, прием, передача, линзовая антенна.

Последние несколько лет, большое внимание было уделено орбитальному угловому моменту (OAM) компоненту электромагнитных (ЭМ) волны, благодаря ее потенциалу повышается пропускная способность радиоканала. Теоретически, электромагнитная волна может нести бесконечное количество мод OAM, и они взаимно ортогональны. Эта новая характеристика, включающая радиоканалы сверхвысокой емкости с OAM режимом мультиплексирования. Однако из-за скрученного фазового фронта уровень сигнала OAM имеет тенденцию достигать пика в кольце, радиус которого увеличивается с модами более высокого порядка и более длинными расстояниями перемещения. [1]

Чтобы исследовать возможность мультиплексирования в режиме OAM, был настроен радиоканал на 5.1 ГГц с поддержкой системы Software Defined Radio (SDR). Расстояние связи составляет 0,5 м для достаточного RSL, учитывая только 5,1λ₀ диафрагмы объектива. Одна и та же линзовая антенна, питаемая UCA, используется как для передачи (Tx), так и для приема (Rx). UCA подачи расположен на F=115мм перед фокусной точкой, чтобы максимизировать RSL для моды более высокого порядка. Передаем 14 различных потоков данных по 14 каналам, построенным в 7 режимах OAM.

Рисунок 1. Структура антенны

В этой статье говорится об успешной реализации линии радиосвязи 0,5 м в 5,1 ГГц с использованием мультиплексирования в режиме OAM. Вместе с 2 поляризациями (± 45 градусов) для передачи данных были использованы 7 режимов OAM (0, ± 1, ± 2, ± 3), что обеспечивает высокий порядок мультиплексирования, равный 14. Порядок модуляции составляет 4 бита / символ (16-QAM), что обеспечивает высокую спектральную эффективность 56 бит / с / Гц. Эта линия использует антенну с диэлектрической линзой с подачей UCA для генерации и приема мод OAM, и ее характеристика была подтверждена измеренным распределением электромагнитного поля. Эти результаты отмечают возможность радиопередачи сверхвысокой емкости с режимом мультиплексирования OAM и послужат основой для дальнейших исследований практической линии радиосвязи для транзитного соединения малых ячеек в миллиметровых диапазонах.