火箭院与清华大学在新的电磁波领域取得重大突破,以后坐飞机也能打电话了

发布时间 : 2017-06-22     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  近日,中国运载火箭技术研究院(简称“火箭院”)战术武器事业部与清华大学发现了一种新的电磁波——轨道角动量(OAM)电磁波。以后用它传输信号,人们在飞机上也能打电话了!

抗干扰性强

  战术武器事业部设计人员田冠锁介绍:“一直以来,飞机上不能打电话,是因为用手机通话或发送信息时会产生电磁波,它的频段和飞机通讯、导航、操纵的频段比较接近,容易相互干扰,成为威胁飞行安全的‘杀手’。”
  OAM电磁波有很强的抗干扰性,与传统移动通信常用的平面电磁波相比,它的同频率电磁波拥有不同的螺旋相位面,可“正交传输”,互不干扰。
  也就是说,在飞机飞行过程中,如果采用OAM电磁波传输信号,在同一个频段,乘客既可以随心所欲地打电话,飞机的通讯、导航、指挥等各系统也能正常运行,不受丝毫影响。

传输信息量更大

  目前,我们常用的移动电话、数字电视及其他通信设备,基本上都是常规的电磁波,频率低于300GHz。100多年前,意大利无线电工程师马可尼首次用无线电波进行无线通信,就是通过这样的电磁波完成的。之后百余年中,人们对电磁波利用的维度,一直局限于常规电磁波的特征,并未有革命性的发现。


  田冠锁介绍:“与常规电磁波相比,OAM电磁波的发现具有里程碑的意义。利用它的扭曲和波长,可以大大增加信息传输通道的容量,大幅提升电磁波传输和探测信息的能力。”
  现在,我国移动通信已进入4G时代,下载速度可达1兆。国际上,第五代移动电话行动通信标准(5G)也已公布,下载速度可达百兆。“从5G往后,移动通信将朝什么样的方向发展?下载速度会不会有飞跃性的提高?OAM电磁波就会‘派上用场’,为无线通信技术带来革命性的影响。”田冠锁说。

完成世界上首次OAM电磁波长距离传输实验

  OAM电磁波的波束分散,呈喇叭形,随着传输距离的增加,环形波束的半径就会越来越大。接收这种电磁波,现有的方法是采用一个大口径的天线,将整个环形波束接收下来。然而,10公里的传输,天线口径将达100米以上;100公里的传输,更需要1000米半径的天线。因此,在长距离传输时,这种接收方法会变得异常困难。公开的报道显示,此前国内外的普通OAM电磁波传输实验基本没有超过1000米。
  经过多年潜心攻关,战术武器事业部与清华大学突破了长距离、大容量OAM电磁波空间传输的核心理论和关键技术,并于近日顺利完成了世界上首次“微波频段OAM电磁波27.5千米长距离传输”实验。
  “这个实验的成功,不仅标志着我国在OAM电磁波领域的研究水平已经跃居国际前列,自主创新成果达到世界领先水平,而且开创了我国在国际上引领长距离OAM电磁波传输研究和发展的新局面。”田冠锁介绍。

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