涡旋电磁波及其在雷达中应用研究进展

涡旋电磁波因携带有轨道角动量信息,相比于传统电磁波有着更高维度的信息调制自由度,在雷达目标检测和成像领域具有很大的应用潜力.本文首先介绍了涡旋电磁波基本概念和线极化条件下的辐射场分布特点.然后给出利用涡旋电磁波进行雷达目标成像和旋转目标检测的工作原理,分析总结了其相对于传统雷达探测技术展现出来的性能优势.接着综述了电磁涡旋成像和旋转多普勒检测的发展历程与研究现状,特别地,面向雷达目标探测需求对涡旋电磁波产生技术进行较为全面的总结和概括.最后,展望涡旋电磁波在雷达中应用的发展前景,指出未来发展中的若干关键科学问题.

基于涡旋电磁波的雷达探测技术概述

涡旋电磁波具有螺旋相位波前结构,能比平面波获取更多的目标散射信息,因而在雷达探测与成像领域展现出巨大的潜力。文中根据涡旋电磁波的基本理论对其特性进行了数值仿真与分析;基于均匀圆阵的成像模型与回波处理流程,验证了平方贝塞尔函数在俯仰角的混叠特性;将平面波成像、关联成像的原理以及性质进行比较,以展示涡旋成像的优缺点;阐述了近几年涡旋成像以及旋转多普勒探测的研究进展,仿真验证了旋转多普勒的检测能力;同时,展望了基于涡旋电磁波雷达探测技术的未来发展方向。