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题名论回旋电子与涡旋电磁波量子:涡旋电子波包
被引量：1
- 1
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作者
王哲远
张超
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机构
清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室
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出处
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期414-420,共7页
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基金
国家自然科学基金(No.61731011)。
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文摘
回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文是“论回旋电子与涡旋电磁波量子”系列论文的第一部分,建立了“涡旋电子波包”相关理论模型.能级跃迁辐射是涡旋电子最自然的辐射之一.为了给出单个涡旋电子回旋辐射产生涡旋电磁波量子机理,本文根据磁场中电子的守恒量推导了恒定磁场中涡旋电子波函数,对相对论电子波包的运动情况做出分析,并通过求解狄拉克方程解释了自旋角动量和轨道角动量在本质上不可分割的情况.另外,在求解过程中根据相对论能量本征方程得到回旋电子在磁场中的横向能级分布,即朗道能级,并仿真得到电子具有确切轨道角动量数时的朗道能级形状.
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关键词
能级跃迁辐射
涡旋电子
涡旋电磁波量子
轨道角动量
朗道能级
相对论效应
正则动量
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Keywords
energy level transition radiation
vortex electron
vortex photon of electromagnetic wave
orbital angular
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分类号
TN91
[电子电信—通信与信息系统]
O562
[理学—原子与分子物理]
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题名论回旋电子与涡旋电磁波量子:涡旋电磁波量子辐射
- 2
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作者
王哲远
张超
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机构
清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室
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出处
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期1460-1468,共9页
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基金
国家自然科学基金(No.61731011)。
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文摘
回旋电子辐射涡旋电磁波量子的理论模型是量子态涡旋电磁波技术的关键.本文为“论回旋电子与涡旋电磁波量子”的第二部分,建立“涡旋电磁波量子辐射”相关理论模型.电子通过能级跃迁能够辐射单个携带内禀OAM(Orbital Angular Momentum)的电磁波量子.为了给出这一辐射机理,推导了非相对论和相对论效应中电子在朗道能级的跃迁概率.由于非相对论效应中朗道能级与内禀OAM模态值的线性关系,电子无论以何种初始状态跃迁都只能辐射平面波量子.相对论效应情况正好相反,可以得到丰富内禀OAM模态值的电磁波量子.在实际工程上,可用特定回旋装置作为产生单个涡旋电磁波量子的辐射源;模态选择上,根据不同内禀OAM模态间具有频率差的特性,利用虹膜嵌入式波导滤波器进行频率筛选,同时选择出特定内禀OAM模态的电磁波量子.最后分析强调了量子态和统计态涡旋电磁波的差异,以及二者在无线传输应用时的优缺点.
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关键词
能级跃迁辐射
涡旋电子
内禀OAM
辐射概率
相对论效应
波导滤波器
涡旋电磁波量子
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Keywords
energy level transition radiation
vortex electron
intrinsic OAM
radiation probability
relativity effects
waveguide filter
vortex microwave photon
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分类号
TN91
[电子电信—通信与信息系统]
O562
[理学—原子与分子物理]
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题名论涡旋电磁波轨道角动量传输新维度
被引量：7
- 3
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作者
张超
王元赫
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机构
清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室
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出处
《通信学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第6期211-222,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.61731011)。
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文摘
轨道角动量(OAM)是电磁波的固有物理量,与电场强度的物理量纲线性无关,可构成无线传输中的新维度。从电磁波资源利用和发展的历史出发,分析了电磁波轨道角动量的物理特征,明确了只有电磁波量子携带内禀OAM的涡旋电磁波传输系统才可以获得MIMO传输以外的无线传输新维度;统计态OAM涡旋波束中的电磁波量子形成的外部OAM与空域维度相耦合,无法构成MIMO传输以外的新维度,但在直射视距(Lo S)信道时可获得额外自由度和较低的复杂度。依据信道容量的不同,将典型涡旋电磁波OAM传输系统划分为4个不同区域,并着重指出量子态OAM涡旋电磁波传输可以形成超越传统MIMO容量界的含有OAM维度的新MIMO容量界。
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关键词
轨道角动量
无线通信
涡旋微波量子
涡旋电磁波
内禀轨道角动量
外部轨道角动量
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Keywords
orbital angular momentum
wireless communication
vortex microwave photon
vortex electro-magnetic wave
intrinsic OAM
extrinsic OAM
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分类号
TN92
[电子电信—通信与信息系统]
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题名涡旋微波量子雷达
被引量：6
- 4
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作者
张超
王元赫
姜学峰
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机构
清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室
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出处
《雷达学报（中英文）》
CSCD
北大核心
2021年第5期749-759,共11页
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基金
国家自然科学基金重点项目(61731011)
广东省科技厅重点项目(2019B010157001)
部委科技基础加强研究项目(JCJQ-ZD-164-12)。
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文摘
电磁波轨道角动量(OAM)量子态指构成电磁波的每个电磁波量子均具有OAM,是涡旋电磁波的重要形态之一。在微波波段,这种电磁波量子称为"涡旋微波量子"。涡旋微波量子与传统平面波微波量子具有不同的物理特性,针对传统吸波材料具有强反射系数,造成雷达散射截面积(RCS)增加,并提升目标回波的接收信号功率和检测概率,是对抗基于吸波材料的隐身目标之利器。该文提出了基于OAM量子态的涡旋微波量子雷达,给出了基本物理架构和数学模型,借助量子电动力学(QED)从理论上分析了涡旋微波量子的高回波功率特性,并通过实验验证了理论分析的正确性。在收发端均采用相同极化方式下,与传统平面波雷达相比实验中回波功率提高约9 dB。同时,配合典型雷达工作参数进行了仿真,明确了涡旋微波量子雷达在接收功率和检测概率等性能指标上的提升,进一步展现了涡旋微波量子针对吸波材料的反隐身能力。
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关键词
目标探测
轨道角动量
涡旋微波量子
OAM量子态
反隐身雷达
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Keywords
Target detection
Orbital Angular Momentum(OAM)
Vortex microwave photon
Quantum OAM
Antistealth radar
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分类号
TN95
[电子电信—信号与信息处理]
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题名面向无人机应用的低轨卫星通信技术适航分析
被引量：1
- 5
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作者
何耀宇
张超
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机构
清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室
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出处
《电信科学》
2023年第6期96-104,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.61731011)
广东省科技厅重点项目(No.2019B010157001)。
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文摘
随着无人机和低轨卫星技术的高速发展,空天地海一体化网络推动了远程物联网在无人平台上的广泛应用。面对无人机加装低轨卫星通信系统应用需求,首先需要考虑其加装系统后的安全性,相应适航方法成为应用开发的前提条件。首先介绍了无人机系统适航的概念和意义,之后对低轨通信卫星技术和无人机联网应用进行了论述,并提出了相应的适航审定方法。同时给出了无人机加装低轨卫星通信系统适航审定的相关理论,分析了面向无人机应用的低轨卫星通信技术的审定基础,并论证了所提出的适航符合性验证方法的正确性和有效性。
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关键词
无人机
低轨卫星
远程物联网
适航
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Keywords
UAV
LEO satellite
IoRT
airworthiness
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分类号
TP393
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名涡旋电磁波轨道角动量传输技术
被引量：2
- 6
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作者
谢翔东
何耀宇
张超
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机构
清华大学航天航空学院航空宇航电子系统实验室
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出处
《邮电设计技术》
2021年第12期6-13,共8页
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文摘
携带轨道角动量(OAM)的电磁波被称为涡旋电磁波,可进一步分为量子态OAM电磁波和统计态OAM电磁波2种。其中,量子态OAM电磁波中每个电磁波量子的内禀OAM不为零,可利用OAM物理量形成无线传输新维度;统计态OAM电磁波则是利用电磁波量子的外部OAM形成具有正交螺旋相位面的统计态波束,由于统计态波束与空域的紧耦合关系,可以被认为是多天线MIMO系统特例。介绍了量子态OAM电磁波和统计态OAM电磁波的传输技术及通信体制,说明了利用OAM维度可超越传统多天线MIMO容量界后形成含有OAM维度的新MIMO容量界。
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关键词
6G
轨道角动量
涡旋电磁波
无线通信
电磁波量子
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Keywords
6G
Orbital angular momentum
Vortex electromagnetic waves
Wireless communication
Electromagnetic wave photon
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分类号
TN929.5
[电子电信—通信与信息系统]
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