采用回波相位加权的准涡旋电磁波雷达前视成像

来源：电子与信息学报杂志2025年第11期北京时间：

作者：舒高峰, 魏奕鑫, 李宁

单位：1.河南大学计算机与信息工程学院 开封 4750042.河南大学河南省大数据分析与处理重点实验室 开封 4750043.河南大学河南省空间信息处理工程研究中心 开封 475004

摘要：携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)的涡旋电磁波(Vortex ElectroMagnetic Wave, VEMW)由于不同OAM模式之间的正交性，在雷达前视成像方面表现出重要的应用潜力，引起国内外学者的广泛关注。在VEMW成像技术中，通常采用均匀圆环阵列(Uniform Circular Array, UCA)来生成和发射多模态VEMW照射成像目标，以获得回波。然而，UCA产生的VEMW有主瓣发散的特点，导致在自由空间中产生的电磁波能量分布不集中，从而使得雷达回波能量相对较弱。此外，传统涡旋电磁波雷达在工作过程中需要不断切换OAM模式，这一过程增加了系统的复杂性。为了应对上述挑战，该文首先建立了准圆环阵列(Quasi-Circular Array, QCA)的电场模型，通过QCA得到了能量更加集中的准涡旋电磁波。同时，提出了一种对每个阵元的接收回波进行多OAM模式相位加权的方法，得到等效多模式接收回波。仿真结果表明，相比于基于UCA的涡旋电磁波雷达成像方法，该文所提方法方位分辨率提高了两倍以上，并且有效地提高了回波能量，在信噪比低至–15 dB的环境下，重建的目标仍然清晰可见。该文所提方法在雷达前视成像领域具有较大的实际应用潜力。

关键词：涡旋电磁波, 雷达前视成像, 准圆环阵列, 回波相位加权

基金资助：河南省自然科学基金 (242300421170)