《射频涡旋电磁波产生技术》余世星

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《射频涡旋电磁波产生技术》余世星【文字版_PDF电子书_】

内容简介：

在信息传输速率已接近香农极限的今天，紧缺、有限的频谱资源与人们日益增长的通信速率需求是一对难以调和的矛盾。涡旋电磁波通信技术，作为一种可以在频谱资源有限的情况下进一步提升频谱利用率的新技术，近年来引起了国内外学者们的广泛关注。本书主要论述了射频涡旋电磁波的产生方法，主要内容包括：射频涡旋电磁波概论，轨道角动量涡旋电磁场的理论基础，基于平面阵列天线的涡旋电磁波产生方法，基于共形阵列天线的涡旋电磁波产生方法，基于人工电磁表面天线的涡旋电磁波产生方法，射频涡旋电磁波方向图的分析与综合。本书有望对涡旋电磁通信技术(6G通信潜在技术)、涡旋雷达(新体制雷达)技术产生积极且重要的影响。

本书可供电磁场与微波技术的硕士和博士研究生以及从事天线、涡旋电磁通信、涡旋雷达的技术人员参考。

目  录：

第1章 射频涡旋电磁波概论

1.1 涡旋电磁波的基本概念

1.2 射频涡旋电磁波技术的发展状况

1.3 射频涡旋电磁波的产生方法概述

1.4 本书各章节内容安排

第2章 轨道角动量涡旋电磁场的理论基础

2.1 电磁场的能量

2.2 电磁场的动量

2.3 电磁场的角动量

本章小结

第3章 基于平面阵列□□的涡旋电磁波产生方法

3.1 基于单层圆环阵列□□产生轨道角动量涡旋电磁波

3.2 基于矩形阵列□□的涡旋电磁波扫描技术

本章小结

第4章 基于共形阵列□□的涡旋电磁波产生方法

4.1 基于柱面共形阵列□□产生轨道角动量涡旋电磁波

4.2 基于锥面共形阵列□□产生轨道角动量涡旋电磁波

4.3 基于球面共形阵列□□的涡旋电磁波扫描技术

本章小结

第5章 基于人工电磁表面□□的涡旋电磁波产生方法

5.1 基于反射型人工电磁表面产生涡旋电磁波

5.2 基于透射型人工电磁表面产生涡旋电磁波

5.3 基于全息阻抗超表面□□产生涡旋电磁波

本章小结

第6章 射频涡旋电磁波方向图的分析与综合

6.1 涡旋电磁波辐射特性分析

6.2 射频涡旋电磁波方向图的副瓣综合方法

本章小结

参考文献

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射频涡旋电磁波 涡旋电磁 频谱利用率

摘要：本文以《射频涡旋电磁波产生技术》余世星为核心，从理论基础、关键技术路径、实验与工程实现以及应用前景四个方面，对该技术体系进行系统而深入的阐述。文章首先概括射频涡旋电磁波的科学内涵及其在现代电磁技术发展中的重要地位，继而分析余世星在相关理论建模与技术创新中的研究思路与学术贡献。在此基础上，进一步探讨射频涡旋电磁波在通信、探测及信息承载等领域的潜在价值，并结合当前技术环境，对其未来发展趋势进行前瞻性分析。全文力求在科学性与可读性之间取得平衡，为读者全面理解《射频涡旋电磁波产生技术》余世星提供清晰而系统的认知框架。

一、理论基础与概念框架

《射频涡旋电磁波产生技术》余世星首先立足于电磁波理论的发展脉络，对传统平面电磁波模型进行了反思与拓展。在经典电磁理论中，电磁波主要以振幅、频率和相位作为信息载体，而涡旋电磁波则引入了轨道角动量这一全新的自由度，使电磁波的物理内涵更加丰富。

余世星在研究中系统梳理了涡旋电磁波的数学描述方式，通过引入相位奇点与螺旋相位分布，解释了射频波段中产生涡旋结构的理论可行性。这一过程不仅依赖于麦克斯韦方程组的推导，也融合了现代场论和波动光学的相关成果。

在概念框架层面，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星强调“可控产生”与“稳定传播”两大核心问题。他认为，只有在理论上明确涡旋模式的形成条件，才能为后续工程实现奠定坚实基础，从而避免技术研究流于概念层面的讨论。

二、关键技术与实现路径

在关键技术层面，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星提出了多种可行的实现路径，其中最具代表性的是基于天线阵列与相位调控结构的产生方法。通过对天线单元进行精确排布和相位控制，可以在射频波段构建具有轨道角动量特征的电磁场分布。

余世星在相关研究中指出，传统射频系统在设计之初并未考虑涡旋特性，因此需要对馈电网络、阵列结构以及材料参数进行系统性优化。这种从系统工程角度出发的技术路线，使射频涡旋电磁波的产生不再停留在实验室验证阶段，而是具备向实际系统迁移的可能。

此外，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星还关注到数字信号处理与射频硬件之间的协同关系。他提出，将数字相位编码与射频前端结构结合，可以显著提高涡旋模式切换的灵活性，为多模态应用提供技术支撑。

三、实验验证与工程探索

在实验研究方面，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星通过搭建多种实验平台，对不同产生方案进行了对比验证。这些实验不仅验证了理论模型的正确性，也揭示了实际环境中噪声、耦合和非理想因素对涡旋电磁波的影响。

余世星在工程探索中强调，射频涡旋电磁波的实验验证必须与工程指标相结合，例如辐射效率、模式纯度以及系统稳定性等。这种以工程应用为导向的实验设计思路，使研究成果更具现实意义。

通过不断迭代实验方案，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星逐步形成了一套可复制的工程化流程。这不仅有助于推动该技术在科研机构中的推广，也为未来产业化应用提供了重要参考。

四、应用前景与发展趋势

从应用角度来看，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星被认为在新一代通信系统中具有重要潜力。利用轨道角动量作为新的信息维度，可以在有限频谱资源下显著提升系统容量，为高密度通信提供新的解决思路。

在探测与成像领域，余世星指出射频涡旋电磁波对目标结构和旋转特性具有独特敏感性。这一特性使其在雷达探测、目标识别以及复杂环境感知中展现出广阔前景。

展望未来，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星认为，该领域的发展将依赖于多学科交叉的持续深化。材料科学、微纳加工技术以及智能算法的引入，有望进一步提升射频涡旋电磁波系统的性能与可靠性。

总结：

综合全文来看，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星以扎实的理论分析为基础，通过系统的技术设计与实验验证，构建了较为完整的射频涡旋电磁波研究体系。这一体系不仅拓展了传统射频电磁理论的研究边界，也为相关技术创新提供了清晰路径。

在未来发展中，随着应用需求的不断增长和技术条件的持续成熟，《射频涡旋电磁波产生技术》余世星所代表的研究方向有望在通信、探测等多个领域释放更大价值，成为电磁技术演进中的重要组成部分。

本文由nayona.cn整理

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