[发明专利]一种基于电磁波轨道角动量的信息传输系统

摘要

一种基于电磁波轨道角动量的信息传输系统，该系统主要包括发射模块和接收模块两大部分。发射模块主要包括发射天线，聚光器设备，模式数不同的螺旋反射器。接收模块主要包括接收天线，逆螺旋反射器，以及空间滤波器。本发明通过使用螺旋反射器构造携带不同轨道角动量的涡旋电磁波，使用聚光器完成涡旋电磁波的复用，使用逆螺旋反射器将需要的电磁波载体重新转换为平面电磁波，使用空间滤波器得到所需要的携带信息的特定电磁波。本发明实现了多束电磁波在相同频率下的信息传递，大大提高了信息的传递效率，同时也为现如今电磁波信息传输可用带宽饱和的问题提供了一个可行性的解决方案。

主权项

一种基于电磁波轨道角动量的信息传输系统，其特征在于：该传输系统采用30‑100GHZ频率下的携带不同轨道角动量的电磁波作为信息载体，来实现信息的高效率传递，该系统主要由发射模块、接收模块组成；所述的发射模块主要包括聚光器、发射天线及螺旋反射器，其中螺旋反射器为螺旋阶梯状结构的反射器；三个拓扑电荷值l不同的螺旋反射器设置在发射模块最前端，聚光器连接在螺旋反射器的输出端，发射天线放置在聚光器的输出端之后；发射模块中聚光器的作用是为了使三束波共轴复用传输，螺旋反射器的主要作用是使平面电磁波变为携带轨道角动量的涡旋电磁波，当平面电磁波通过时，波前相位映射到高度不同的反射面上，产生相位变化，因此平面电磁波携带相位因子exp(ilφ)，从而转变为涡旋电磁波，其中φ为方位角，l为拓扑电荷数其值代表不同的轨道角动量，其值表现为：其中N为反射面上的阶梯数，η_σ为表面距离，λ为电磁波波长，通过调整表面距离η_σ以及阶梯N的值，即设计出不同l值的螺旋反射器，发射天线用于将复用的电磁波传输出去；所述的接收模块主要包括接收天线、逆螺旋反射器以及空间滤波器，接收天线放置于接收端最前端，接收天线输出端连接着l＝‑4的逆螺旋反射器1，逆螺旋反射器1后安装空间滤波器1；空间滤波器1采用双输出端，其中空间滤波器1的输出端1根据不同的电场强度分布筛选出平面电磁波，空间滤波器1的输出端2输出剩余的携带不同角动量的涡旋复用波束，输出端2连接逆螺旋反射器2，逆螺旋反射器2输出端连接空间滤波器2；空间滤波器2的输出端1输出平面电磁波，空间滤波器2的输出端2输出单束涡旋波束，并连接逆反射器3；接收模块中的接收天线用于复用波束的接收，逆螺旋反射器的主要作用在于去除电磁波携带的相位因子，而滤波器的作用是为了筛选出想要的电磁波信息。