Anant Goyalअनंत गोयल

    OAMOAM

    Orbital angular momentum links over long distances, with identical transmitter and receiver arrays.लंबी दूरी के ऑर्बिटल एंगुलर मोमेंटम लिंक, जिनमें ट्रांसमीटर और रिसीवर ऐरे एक जैसे हैं।

    An OAM link with identical transmit and receive arrays A uniform circular array of eight elements, fed with a phase that steps around the ring, launches a beam whose phase front twists like a corkscrew. The transmitter radius a is chosen so that the main lobe at the receiver, 50 or 100 m away at 26 GHz, lands on a ring of the same radius b = a. एक OAM लिंक जिसमें ट्रांसमिट और रिसीव ऐरे एक जैसे हैं आठ एलिमेंट वाला एक यूनिफ़ॉर्म सर्कुलर ऐरे, जिसे रिंग के चारों ओर क़दम-दर-क़दम बढ़ते फ़ेज़ से फ़ीड किया जाता है, ऐसा बीम भेजता है जिसका फ़ेज़ फ़्रंट कॉर्कस्क्रू की तरह मुड़ता है। ट्रांसमीटर का रेडियस a इस तरह चुना गया है कि 26 GHz पर 50 या 100 m दूर रिसीवर पर मेन लोब उसी रेडियस b = a वाली रिंग पर पड़े। Tx UCA, radius aTx UCA, रेडियस a a b Rx UCA, radius b = aRx UCA, रेडियस b = a a b d = 50 m or 100 m, 26 GHzd = 50 m या 100 m, 26 GHz twisted phase front, mode l = 1मुड़ा हुआ फ़ेज़ फ़्रंट, मोड l = 1

    A radio wave can carry orbital angular momentum (OAM): its phase front twists like a corkscrew as it travels, and the number of twists per wavelength is the mode. Different modes are orthogonal, so in principle you can send several data streams on the same frequency, one per mode.

    The catch is that OAM beams diverge, and the ring of the beam grows with distance. A common way to generate the beam is a uniform circular array (UCA), and to receive it properly the receiver ring has to match the beam size at the far end. If the receiver radius is different from the transmitter radius, you need two different designs, which is annoying.

    So, we derived an analytical expression for the transmitter UCA radius such that, for a given link distance, the receiver radius comes out the same. We simulated it at 26 GHz for 50 m and 100 m using modes 1 and 2, and then multiplexed both modes on concentric UCAs and reported the mode purity at 50 m.

    एक रेडियो वेव ऑर्बिटल एंगुलर मोमेंटम (orbital angular momentum, OAM) ले जा सकती है: चलते हुए उसका फ़ेज़ फ़्रंट कॉर्कस्क्रू की तरह मुड़ता है, और एक वेवलेंथ में जितने मोड़ आते हैं, वही उसका मोड (mode) है। अलग-अलग मोड ऑर्थोगोनल (orthogonal) होते हैं, तो सिद्धांत में एक ही फ़्रीक्वेंसी पर कई डेटा स्ट्रीम भेजी जा सकती हैं, हर मोड पर एक।

    दिक़्क़त ये है कि OAM बीम फैलते हैं, और दूरी के साथ बीम की रिंग बड़ी होती जाती है। बीम बनाने का एक आम तरीक़ा है यूनिफ़ॉर्म सर्कुलर ऐरे (uniform circular array, UCA), और उसे ठीक से रिसीव करने के लिए रिसीवर की रिंग को दूसरे सिरे पर बीम के साइज़ से मेल खाना चाहिए। अगर रिसीवर का रेडियस ट्रांसमीटर के रेडियस से अलग है, तो दो अलग डिज़ाइन चाहिए, जो झंझट है।

    तो, हमने ट्रांसमीटर UCA के रेडियस के लिए एक एनालिटिकल एक्सप्रेशन निकाला, जिससे किसी दी गई लिंक दूरी के लिए रिसीवर का रेडियस भी उतना ही आए। हमने इसे 26 GHz पर 50 m और 100 m के लिए मोड 1 और 2 से सिमुलेट किया, और फिर दोनों मोड को कंसेंट्रिक UCA पर मल्टीप्लेक्स करके 50 m पर मोड प्योरिटी (mode purity) बताई।

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