Исследование и разработка антенны Х-диапазона частот для формирования волн с ненулевым орбитальным угловым моментом


Авторы

Мелёшин Ю. М.

Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», площадь Шокина, 1, Москва, Зеленоград, 124498, Россия

e-mail: kykymberr@gmail.com

Аннотация

Представлен процесс исследования, электродинамического моделирования, проектирования и испытаний широкополосных антенн Х-диапазона частот, формирующих волны как с сферическим фазовым фронтом, так и волны с ненулевым орбитальным угловым моментом (ОУМ). Были исследованы антенны, изготовленные по печатной технологии и работающие в диапазоне частот от 9 до 10 ГГц. Были разработаны и изготовлены антенны с сферическим фазовым фронтом, с спиральным фазовым фронтом для вращений спирали по часовой и против часовой стрелки (соответствует ОУМ модам +1 и -1). Проведенные исследования показали возможность разделения сигналов на одной частоте и одном типе поляризации за счёт использования разработанных антенн с различными ОУМ модами с коэффициентом взаимного запирания до 14 дБ.

Ключевые слова:

угловой орбитальный момент, эффективность использования спектра, антенны, печатные антенны

Библиографический список

  1. Пономарев Л.И., Вечтомов В.А., Милосердов А.С. Крупноапертурный излучатель для многолучевой антенны спутниковой связи // Труды МАИ. 2012. № 52. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=29552
  2. Кузнецов В.С., Шевченко И.В., Волков А.С., Солодков А.В. Генерация ансамблей кодов Голда для систем прямого расширения спектра // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=85813
  3. Волков А.С., Солодков А.В., Суслова К.О., Стрельников А.П. Прототипирование помехоустойчивых кодов в системах связи с кодовым разделением каналов // Труды МАИ. 2021. № 119. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=159789. DOI: 10.34759/trd-2021-119-11
  4. Корчемкин Ю.Б., Кочетков О.С. Поляризатор для систем спутниковой связи с поляризационным уплотнением // Труды МАИ. 2013. № 65. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=35841
  5. Буренко Е.А. Обоснование эффективности использования сигналов с ортогональным частотным разделением каналов в авиационных радиосистемах передачи информации // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=170344. DOI: 10.34759/trd-2022-127-14
  6. Булыгин М.Л. Особенности реализации многолучевых режимов съемки с частотным разделением лучей в космических РСА на базе АФАР // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=93428
  7. Генов А.А., Осипов В.В., Савилкин С.Б. Принципы реализации сети спутниковой связи стандарта DVB-RCS с пространственно-частотно-временным разделением ресурса на основе многолучевых АФАР Х-диапазона // Труды МАИ. 2016. № 87. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=69734
  8. Cheng W., Zhang W., Jing H., Gao S., Zhang H. Orbital Angular Momentum for Wireless Communications // IEEE Wireless Communications, 2018, vol. 26, no. 1, pp. 100-107. DOI: 10.1109/MWC.2017.1700370
  9. Zhou C., Liao X., Wang Y., Liao S., Zhou J., Zhang J. Capacity and Security Analysis of Multi-Mode Orbital Angular Momentum Communications // IEEE Access, 2020, vol. 8, pp. 150955-150963. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3010957
  10. Zhang K., Wang Y., Yuan Y., Burokur S.N. A Review of Orbital Angular Momentum Vortex Beams Generation: From Traditional Methods to Metasurfaces // Applied Sciences, 2020, vol. 10, pp. 1015. DOI: 10.3390/app10031015
  11. Noor S.K. et al. A Review of Orbital Angular Momentum Vortex Waves for the Next Generation Wireless Communications // IEEE Access, 2022, vol. 10, pp. 89465-89484. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3197653
  12. Zhang H., Cao Z., Xie H., Jin H. Orbital Angular Momentum (OAM) in Wireless Communication: Applications and Challenges Towards 6G // 14th International Conference on Information and Communication Technology Convergence (ICTC), Jeju Island, Korea, Republic of, 2023, pp. 842-847. DOI: 10.1109/ICTC58733.2023.10393327
  13. Алтынников А.Г., Платонов Р.А., Тумаркин А.В., Медведева В.В. Сегнетоэлектрическая фазовая пластина для формирования волн с ненулевым орбитальным угловым моментом миллиметрового диапазона длин волн // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2019. Т. 1. С. 479-483.
  14. Mahmouli F.E., Walker S.D. 4-Gbps Uncompressed Video Transmission over a 60-GHz Orbital Angular Momentum Wireless Channel // IEEE Wireless Communications Letters, 2013, vol. 2, no. 2, pp. 223-226. DOI: 10.1109/WCL.2013.012513.120686
  15. Allen B., Pelham T., Wu Y., Drysdale T. et al. Experimental evaluation of 3D printed spiral phase plates for enabling an orbital angular momentum multiplexed radio system // Royal Society Open Science, 2019, vol. 6(12), pp. 191419. DOI: 10.1098/rsos.191419
  16. Liu B., Cui Y., Li R. A Broadband Dual-Polarized Dual-OAM-Mode Antenna Array for OAM Communication // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2017, vol. 16, pp. 744-747. DOI: 10.1109/LAWP.2016.2601615
  17. Kang L., Li H., Zhou J., Zheng S., Gao S. A Mode-Reconfigurable Orbital Angular Momentum Antenna With Simplified Feeding Scheme // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2019, vol. 67, no. 7, pp. 4866-4871. DOI: 10.1109/TAP.2019.2916595
  18. Fang L., Yao H., Henderson R.M. OAM antenna arrays at E-band // IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS), Honololu, HI, USA, 2017, pp. 658-661. DOI: 10.1109/MWSYM.2017.8058655
  19. Byun W., Kim K., Kim B. et al. Multiplexed Cassegrain Reflector Antenna for Simultaneous Generation of Three Orbital Angular Momentum (OAM) Modes // Scientific Reports, 2016, vol. 6, pp. 27339. DOI: 10.1038/srep27339
  20. Zhang W. et al. Four-OAM-Mode Antenna With Traveling-Wave Ring-Slot Structure // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2017, vol. 16, pp. 194-197. DOI: 10.1109/LAWP.2016.2569540
  21. Qin F., J Yi., Cheng W., Liu Y., Zhang H., Gao S. A high-gain shared-aperture dual-band OAM antenna with parabolic reflector // 12th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2018), London, UK, 2018, pp. 1-4. DOI: 10.1049/cp.2018.0685
  22. Kuzmin I.A., Prihodko D.V., Efremov I.V., Oreshkin V.I., Maksimovskaya A.I. Multiple Bands Dual Polarization Antenna System for Ground Surface State Estimation // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Saint Petersburg and Moscow, Russia, 2019, pp. 2014-2017. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8657274

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход