[发明专利]一种等效分数阶模式涡旋电磁波产生及成像方法

权利要求书

1.一种等效分数阶模式涡旋电磁波产生及成像方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，采用多圈同心均匀圆环阵列产生若干辐射方向相同且旁瓣低的整数阶模式的涡旋电磁波；通过采用自适应协方差矩阵进化策略CMA-ES优化同心均匀圆环阵列各圈的单元馈电幅值，使产生的所有整数阶模式的涡旋电磁波最大辐射方向相同，并且最大旁瓣电平低于主瓣电平20dB；

第二步，发送某一整数阶模式的涡旋电磁波，并采用相邻的另一整数阶模式接收，得到等效分数阶模式的涡旋电磁波；

具体实施方法如下：

对空间中的M个点目标，当采用第一步中的同心圆环阵列发射某一模式为α的涡旋波时，在接收端单元的接收信号可表示为：

其中，构成同心圆环阵列中的圆环数为N，M为空间中的散射点的个数，为第m个散射点的散射系数，(r_m,θ_m,φ_m)为第m个散射点在空间中的位置，激励信号幅度记为I_j，J_α(ka_jsinθ)为α阶第一类贝塞尔函数，a_j为第j圈圆环半径，k为波数；由于采用多发多收的成像方式，当以α模式发射，并以β模式接收，回波信号可表示为：

从上述回波信号表达式看出，其中含有相位因子即等效于采用了(α+β)/2模式进行收发；

第三步，利用整数及分数阶模式的涡旋电磁波并采用多发多收的方式进行成像。

2.根据权利要求1所述的等效分数阶模式涡旋电磁波产生及成像方法，其特征在于，所述第二步中：当发送整数阶模式为α时，设置接收模式为α+1或α-1，得到等效分数阶模式α+0.5或α-0.5。

3.根据权利要求1所述的等效分数阶模式涡旋电磁波产生及成像方法，其特征在于，所述第三步中：成像模式采用多发多收方式，发射信号的中心频率为f_c，带宽为B，当产生的整数阶模式为-L～L时，结合分数阶模式，利用得到的-L，-L+0.5，-L+1，……L-1，L-0.5，L模式，通过二维快速傅立叶变换得到二维图像。