天线系统的空间自由度与信道强度
信号处理
2026-03-31 v1 经典物理
摘要
在几何框架下考察了天线系统中的空间自由度 (NDoF) 数量和信道强度。从发射端与接收端区域之间信道的相关算子表示出发，我们分析了相关的特征谱，并将 NDoF 与其谱跃迁（角点）相关联。我们比较了基于特征谱的有效 NDoF 和有效秩度量，阐明了它们在理想化和实际特征值分布下的行为。同时，我们基于互遮蔽（视见）度和耦合强度发展了几何渐近估计。具体而言，我们表明虽然投影长度或面积预测了二维和三维设置中可用模式的数量，但耦合强度决定了平均特征值水平。利用平行线和区域的典范构型，推导了有效 NDoF 的闭式渐近表达式，揭示了紧密间距构型中特征谱角点的显著偏离。结果表明这些具有物理基础。所提出的理论和技术计算高效，构成了一套用于估计近场信道中模式丰富度的工具箱，对阵列设计、反问题和高速通信系统具有启示意义。
引用
@article{arxiv.2603.28749,
title = {Spatial Degrees of Freedom and Channel Strength for Antenna Systems},
author = {Mats Gustafsson and Yaniv Brick},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28749},
year = {2026}
}