攜帶軌道角動(dòng)量的渦旋電磁波因其具有螺旋狀的相位波前,可為信息調(diào)制帶來更加豐富的自由度并極大地增加了其信息獲取的能力。軌道角動(dòng)量作為電磁場(chǎng)最基本的物理量之一,理論上可以產(chǎn)生無窮多種相互正交的調(diào)制模式。因此,軌道角動(dòng)量分集復(fù)用技術(shù)在無線通信和雷達(dá)探測(cè)方面具有十分誘人的應(yīng)用前景。合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar,SAR）作為現(xiàn)今應(yīng)用最為廣泛的實(shí)用雷達(dá)系統(tǒng),利用飛機(jī)或衛(wèi)星等雷達(dá)搭載平臺(tái)的移動(dòng)通過合成可以得到很長的天線孔徑來實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。如果能將渦旋電磁波應(yīng)用于SAR成像系統(tǒng),不僅可以解決由于渦旋天線不能移動(dòng),實(shí)用性不強(qiáng)的問題,而且可以獲得更高的電磁成像分辨率,并且有望解決普通的SAR不能實(shí)現(xiàn)在三維空間成像,無法得到目標(biāo)俯仰角的問題。本文基于此,探究了渦旋電磁波在SAR成像系統(tǒng)中的應(yīng)用,對(duì)電磁渦旋雷達(dá)成像原理、渦旋電磁波SAR成像系統(tǒng)模型、渦旋SAR信號(hào)回波方程、渦旋電磁波的SAR成像算法設(shè)計(jì)以及電磁渦旋SAR三維空間成像能力進(jìn)行了深入研究,并對(duì)渦旋電磁波應(yīng)用于SAR成像系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)思路、技術(shù)方法以及成像優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了相關(guān)的分析。本文首先介紹了課題研究背景與意義以及... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

高分3號(hào)條帶SAR成像

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-6-(a)湖南省株洲地區(qū)水體(b)湖南省株洲地區(qū)水體監(jiān)測(cè)圖（2019年6月3日）監(jiān)測(cè)圖（2019年7月11日）圖1.2高分3號(hào)株洲地區(qū)高分辨率SAR水體監(jiān)測(cè)圖像1.2.2軌道角動(dòng)量與渦旋電磁波應(yīng)用的研究進(jìn)展渦旋電磁波的概念從光學(xué)渦旋中引進(jìn)而來，在光學(xué)頻段攜帶軌道角動(dòng)量的渦旋波稱之為光學(xué)渦旋，與之類似，在微波波段的渦旋電磁波稱之為電磁渦旋。電磁波不僅含有能量，而且攜帶動(dòng)量，動(dòng)量又可分為線動(dòng)量和角動(dòng)量，二者都是守恒量。根據(jù)Humblet分解[21]，總的角動(dòng)量又可以分為自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量。早在1909年，坡印廷[22]便預(yù)測(cè)了一定偏振狀態(tài)下的光攜帶自旋角動(dòng)量，并且能夠傳遞到機(jī)械系統(tǒng)中。1936年，Beth[23]用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一預(yù)測(cè)。自旋角動(dòng)量與電磁場(chǎng)的極化相對(duì)應(yīng)，已經(jīng)得到了充分的研究與應(yīng)用。軌道角動(dòng)量與電磁波的相位波前的變化相聯(lián)系，1992年荷蘭物理學(xué)家L.Allen[4]等人在拉蓋爾-高斯激光光束的特性的研究中提出了光學(xué)軌道角動(dòng)量的概念。此后，軌道角動(dòng)量在光學(xué)領(lǐng)域的研究迎來了蓬勃的發(fā)展。不同于自旋角動(dòng)量相關(guān)聯(lián)的圓極化只包含兩種狀態(tài)，軌道角動(dòng)量具有無限多種相互正交的模態(tài)（拓?fù)浜桑┛蓮埑梢粋�(gè)高維的希爾伯特空間，可以在其上調(diào)制信息，在同一頻率可以形成多個(gè)互相正交的傳輸通道，傳輸不同的信息，將這一技術(shù)稱之為軌道角動(dòng)量模分復(fù)用技術(shù)。軌道角動(dòng)量模分復(fù)用技術(shù)可以有效地提高信息傳遞效率和信

捎鎂?仍殘握罅校║niformCircularArray,UCA）在無線射頻段產(chǎn)生渦旋電磁波的方法。2010年Thidé帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探索，設(shè)計(jì)產(chǎn)生2.4GHz的渦旋電磁波，并進(jìn)行通信實(shí)驗(yàn)[25]，驗(yàn)證了微波波段渦旋電磁波無線通信的可行性。2011年，他的團(tuán)隊(duì)在威尼斯河畔進(jìn)行了世界上首次長距離渦旋電磁波和普通平面波的并行無線通信實(shí)驗(yàn)[26]，實(shí)現(xiàn)了長達(dá)442米無線傳輸，驗(yàn)證了軌道角動(dòng)量信道復(fù)用技術(shù)在提高無線通信容量方面的可行性。隨后，該團(tuán)隊(duì)使用同樣的裝置進(jìn)行了軌道角動(dòng)量相位編碼信號(hào)和普通調(diào)頻信號(hào)雙軌道角動(dòng)量通道同頻傳輸實(shí)驗(yàn)，如圖1.3所示，驗(yàn)證了軌道角動(dòng)量編碼調(diào)制與傳統(tǒng)相位調(diào)制技術(shù)相兼容，并且具有抑制同頻干擾和地面反射的能力[27]。在此之后，大量的討論和研究朝著軌道角動(dòng)量無線通信相關(guān)技術(shù)展開[28],[29]，很多研究也證明了電磁渦旋軌道角動(dòng)量模分復(fù)用技術(shù)可以有效地提高系統(tǒng)信道容量和頻譜利用率。2016年清華大學(xué)航空航天實(shí)驗(yàn)室完成了首次微波頻段軌道角動(dòng)量渦旋電磁波27.5公里長距離傳輸[30]。圖1.3渦旋電磁波無線通信實(shí)驗(yàn)裝置[27]軌道角動(dòng)量作為電磁波尚未充分利用的物理量，從其發(fā)現(xiàn)以來便受到極高的重視，引來了研究的熱潮，目前，其主要的研究方面包括電磁渦旋的產(chǎn)生和接收方法即各種用途的渦旋天線的設(shè)計(jì)，從最開始的螺旋相位板[31]（SpiralPhasePlate，SPP）到現(xiàn)在最常見的4類天線[32]：?jiǎn)我晃зN片天線、行波天線、陣列天線和超表面天線，技術(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]渦旋電磁波天線技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 郭忠義,汪彥哲,鄭群,尹超逸,楊陽,宮玉彬.  雷達(dá)學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]基于軌道角動(dòng)量的電磁渦旋SAR成像新方法[J]. 方越,王鵬波,陳杰.  上海航天. 2018(06)
[3]渦旋電磁波及其在雷達(dá)中應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 劉康,黎湘,王宏強(qiáng),程永強(qiáng).  電子學(xué)報(bào). 2018(09)
[4]軌道角動(dòng)量電磁波在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 黎璐玫,李文惠.  數(shù)字通信世界. 2018(01)
[5]高分三號(hào)衛(wèi)星圖像質(zhì)量指標(biāo)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J]. 趙良波,李延,張慶君,劉杰,袁新哲,陳琦.  航天器工程. 2017(06)
[6]Advances in communications using optical vortices[J]. Jian Wang.  Photonics Research. 2016(05)
[7]基于軌道角動(dòng)量的自由空間光通信研究與進(jìn)展[J]. 劉旭,馬東堂.  半導(dǎo)體光電. 2014(05)
[8]基于電磁渦旋的雷達(dá)目標(biāo)成像[J]. 郭桂蓉,胡衛(wèi)東,杜小勇.  國防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[9]星載SAR成像處理算法綜述[J]. 李春升,楊威,王鵬波.  雷達(dá)學(xué)報(bào). 2013(01)

博士論文
[1]MIMO雷達(dá)成像算法研究[D]. 王懷軍.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3567261