郭忠义 汪彦哲 王运来 郭 凯

(合肥工业大学计算机与信息学院 合肥 230009)

1 引言

雷达探测不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展 (如气象预报[1]、资源探测[2]、环境监测[3]等) 和科学研究 (天体研究[4]、大气物理[5]、电离层结构[6]等)。传统雷达通过发射固定频率的电磁波对空扫描，如遇到活动目标，会产生多普勒频移，根据频移的大小及信号时间差可测出目标对雷达的径向相对运动速度及目标距离[7]。同时，用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号[8]。然而，当目标的速度矢量方向和电磁波的波矢方向垂直时，该分量将难以从回波信号中提取出来，使得传统雷达对目标运动探测存在盲区，因此，需要设计新概念新体制雷达，以提高雷达系统的目标探测性能。

1992年，荷兰物理学家Allen等人[9]发现了拉盖尔-高斯(Laguerre-Gauss,LG) 涡旋光束中的轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)，作为电磁波继振幅、相位、频率、极化外的另一种属性，相关学者对涡旋光束的产生和应用进行了大量的研究。在射频波段，OAM电磁波同样受到了研究人员的广泛关注：不同OAM态之间相互正交，互不干扰，可以被应用于无线通信中以提高信道容量和扩展频谱资源[10-13]。相比于普通平面波，其波前相位的多样性也可以提高雷达二维和三维成像的方位向分辨率[14-17]，针对涡旋电磁波在长距离传输中由于发散造成的衰减问题[18]，通过波束整形[19]和优化传输方案[20]等方法可以进行有效解决。……