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轨道角动量（OAM）无线电的广义弗里斯传输方程

DOI：10.1109/TAP.2019.2891438 期刊：IEEE Transactions on Antennas and Propagation 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 基于洛伦兹互易定理和近远场卷积积分（NFCI），我们严格推导了轨道角动量（OAM）无线电的广义弗里斯传输方程。通过离散化NFCI，计算了具有连续变形表面的实际螺旋抛物面反射天线（HPRA）的广义弗里斯传输方程，从而获得其功率接收特性。针对由2×2偶极子天线组成的离散均匀圆阵列（UCA），还采用简化弗里斯方程计算链路预算及近似瑞利长度。我们建立的HPRA与UCA方程所描述的给定OAM模式传输系数，与商业数值仿真器结果高度吻合。此外，提出m阶NFCI（即第m阶OAM模式的正交卷积积分）作为评估收发天线OAM模式纯度的性能指标。
作者： Yong Heui Cho，Woo Jin Byun
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

将弗里斯传输方程推广至轨道角动量（OAM）无线电领域，以预测实际天线（包括离散阵列和连续孔径）的链路预算，并定义轨道角动量模式纯度的评价指标。

研究成果

基于洛伦兹互易定理和非共面近场耦合积分（NFCIs）推导的广义弗里斯传输方程，能准确预测离散与连续天线轨道角动量（OAM）无线电的链路预算。数值验证表明其与商业仿真器结果高度吻合。第m阶NFCI可作为评估OAM模式纯度的有效指标，但对非零模式仅在有限范围内有效。

研究不足

广义弗里斯方程在远场区域（r0 >> rff，其中rff为远场距离）成立。对于非零轨道角动量模式，接收功率较普通模式有所衰减，且某些天线的模式纯度会随距离增加而降低。该方法可能未充分考虑阵列中的互耦效应。

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