本书作为展示国家自然科学基金重点项目成果的专著，详细阐述了涡旋电磁波轨道角动量技术的新维度物理机理以及涡旋电磁波在无线传输和探测中的应用，包括轨道角动量技术发展现状、轨道角动量技术物理概念、统计态涡旋波束、量子态涡旋微波量子、涡旋电磁波传输技术等九个主要章节。本书不仅阐明了轨道角动量技术新维度概念，而且从各个方面分析了不同类型的轨道角动量技术涡旋电磁波的物理机理产生和接收方法，为轨道角动量技术在未来移动通信和探测潜在应用提供了参考。

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IET 会士，工信部IMT-2030(6G)无线技术工作组OAM任务组组长，航天一院和二院OAM技术顾问专家。

目录
前言
第1章 电磁波轨道角动量技术发展综述 1
1.1 涡旋电磁波研究背景 1
1.2 涡旋电磁波理论发展 2
1.3 涡旋电磁波应用发展 5
1.3.1 祸旋电磁波通信 5
1.3.2 祸旋电磁波探测 7
1.3.3 祸旋电磁波定位 8
1.4章 节安排 8
参考文献 9
第2章 电磁波轨道角动量基本概念 14
2.1 轨道角动量物理机理 15
2.1.1 涡旋电磁波和轨道角动量的分类 15
2.1.2 电磁波量子的内禀和外部轨道角动量 17
2.2 量子态OAM涡旋电磁波量子 20
2.2.1 纵向轨道角动量电磁波量子 20
2.2.2 横向轨道角动量电磁波量子 23
2.3 统计态OAM涡旋波束 24
2.4 轨道角动量新维度信息论模型 28
2.4.1 电磁波新维度传输模型 29
2.4.2 电磁波新维度探测模型 31
2.5 本章小结 34
参考文献 35
第3章 量子态OAM涡旋电磁波 37
3.1 量子态OAM涡旋电磁波的形成 37
3.2 量子态OAM涡旋电磁波产生方法 40
3.2.1 回旋管辐射方法 41
3.2.2 磁控管辐射方法 45
3.3 量子态OAM涡旋电磁波接收方法 46
3.3.1 涡旋电子耦合接收方法 46
3.3.2 里德堡原子检测方法 58
3.4 本章小结 59
参考文献 59
第4章 统计态0AM涡旋电磁波 61
4.1 统计态涡旋波束专用天线 62
4.1.1 螺旋相位板天线 62
4.1.2 反射面天线 63
4.1.3 圆环行波天线 68
4.1.4 圆形微带天线 70
4.1.5 谐振腔天线 71
4.1.6 超表面天线 72
4.1.7 衍射光栅天线 73
4.2 统计态涡旋波束阵列天线 74
4.2.1 圆形天线阵列 75
4.2.2 矩形天线_ 77
4.3 轨道角动量射频关键技术 78
4.3.1 巴特勒矩阵 78
4.3.2 发射/接收模块(T/R)组件 80
4.4 含有轨道角动量的欧氏空间 81
4.4.1 OAM作为独立且正交维度 82
4.4.2 OAM作为非独立正交维度 83
4.4.3 OAM作为非独立非正交维度 84
4.5 轨道角动量编码调制技术 85
4.5.1 网格编码 85
4.5.2 扩维编码 87
4.5.3 索引调制 88
4.5.4 联合编码调制 91
4.6本章小结 95
参考文献 95
第5章 涡旋电磁波传输系统 98
5.1 量子态OAM传输系统 100
5.1.1 键控传输方法 100
5.1.2 复用传输方法 104
5.2 统计态OAM专用天线传输系统 107
5.2.1 基于反射面天线的统计态OAM传输系统 108
5.2.2 基于螺旋相位板的统计态OAM传输系统 115
5.3 统计态OAM阵列天线传输系统 117
5.4 统计态OAM部分相位面传输系统 120
5.5 统计态OAM射频信道模型 136
5.6 统计态OAM涡旋波束抗截获传输方法 138
5.6.1 系统架构 139
5.6.2 数学模型 141
5.6.3 性能分析 144
5.6.4 仿真分析 146
5.7 祸旋微波量子干扰与抗干扰方法 147
5.7.1 抗欺骗干扰传输方法 148
5.7.2 抗阻塞干扰传输方法 153
5.8本章小结 155
参考文献 155
第6章 涡旋电磁波探测系统 158
6.1 量子态OAM涡旋电磁波探测方法 159
6.2 圆形天线阵列统计态OAM涡旋波束探测方法 165
6.3 旋转天线统计态OAM涡旋波束探测方法 168
6.3.1 旋转天线合成涡旋波束探测架构 168
6.3.2 旋转天线合成涡旋波束探测数学模型 169
6.3.3 旋转天线合成涡旋波束距离和方位探测方法 171
6.3.4 性能评估 172
6.3.5 仿真分析 174
6.4 结合统计态和量子态OAM的涡旋电磁波探测方法 178
6.4.1 结合统计态和量子态OAM的涡旋电磁波探测系统架构 178
6.4.2 结合统计态和量子态OAM的涡旋电磁波探测数学模型 179
6.4.3 性能评估 180
6.4.4 仿真分析 181
6.5 量子态OAM涡旋电磁波抗涪条干扰探测方法 183
6.5.1 雜架构 184
6.5.2 数学模型 184
6.5.3 数值仿真 186
6.6 本章小结 188
参考文献 188
第7章 涡旋光技术 189
7.1 光子的轨道角动量 189
7.2 光纤中的涡旋光束 192
7.3 自由空间中的涡旋光 198
7.4 本章小结 199
参考文献 199
第8章 其他基本粒子的轨道角动量 201
8.1 电子的 OAM 201
8.1.1 自由空间中的电子波包内禀OAM 202
8.1.2 磁场中的电子波包内禀OAM 202
8.1.3 电子波包的外部OAM 205
8.1.4 电子内禀OAM和外部OAM对比 206
8.2 其他基本粒子的OAM 206
8.2.1 中子的 OAM 206
8.2.2 原子的 OAM 207
8.2.3 声子的 OAM 209
8.3 本章小结 211
参考文献 211
第9章 涡旋电磁波研究大事记 213
参考文献 214
后记 215
附录缩略语表 217
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