用于辐射近场通信的艾里光束：基本原理、潜力与局限

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：Airy beams for radiative near-field communications: Fundamentals, potentials, and limitations

　　下一代无线网络中，电磁信号预期将由工作在毫米波和亚太赫兹频段的大规模射频发射机辐射。电尺寸较大的辐射孔径与高频传输的结合，扩展了发射机周围的辐射近场区域。在该区域内，与远场不同，波前为非平面形，这为按需整形和引导发射波束提供了额外的自由度。本文聚焦于艾里光束，它们在辐射近场区域可能表现出多种极具吸引力的特性。在其理想形式下，这些光束可以沿自加速（弯曲）轨迹传播，通过自修复表现出对扰动的鲁棒性，并在共动的横向参考系中保持形状不变的光强分布，从而使其有效地抗衍射。具体而言，我们从衍射理论出发，将其作为辐射近场自由空间波束操控的基础传播模型，首先介绍了连续孔径场分布所辐射的自加速光束的底层原理。随后，我们讨论了艾里光束生成方面的若干挑战，包括有限能量约束导致的指数衰减以及孔径的空间截断效应。此外，我们考察了其自由空间传播特性，重点分析了广义链路预算公式和多色表示方法。本文第二部分聚焦于艾里光束在非视距（NLoS）场景下的传播行为，这对辐射近场无线通信应用尤为重要。我们还对艾里光束与高斯光束进行了对比，后者是近场聚焦波束传输中最常见的方案，并从接收能量角度评估了它们的性能。我们的理论和数值结果表明，艾里光……