[发明专利]Debye色散等离子体球的涡旋波束电磁散射场计算方法及系统

权利要求书

1.一种Debye色散等离子体球的涡旋波束电磁散射场计算方法，其特征在于，所述涡旋波束电磁散射场计算方法包括：

步骤一，利用复源点方法，采用复源点多极子叠加的方法描述高阶波束，得到高阶厄米-高斯波束矢势的球矢量波函数展开式；

步骤二，通过拉盖尔-高斯波束与厄米-高斯波束模之间的数学关系，得到拉盖尔-高斯涡旋波束的标量波函数展开，将其代入携带有轨道角动量的拉盖尔-高斯涡旋波束的矢势表达式，进而可得到拉盖尔-高斯涡旋波束的球矢量波函数展开式；

步骤三，结合Debye色散模型下介电参数表达式、折射率与介电参数关系式以及Mie理论，可以得到色散等离子体球的Mie散射系数；

步骤四，通过拉盖尔-高斯涡旋波束矢势的球矢量波函数展开式进一步处理可得到电磁场入射表达式，根据同样方法也可以获得拉盖尔-高斯涡旋波束内场和散射场的球矢量波函数展开式；

步骤五，在介质球表面根据电场磁场满足连续性边界条件原理，结合步骤三所得色散等离子体球的Mie散射系数，并将入射场、内场和散射场的球矢量波函数展开式代入边界条件，就可以得到拉盖尔-高斯涡旋波束入射下的散射场展开系数；

步骤六，通过散射场展开系数和散射相函数得到远场雷达散射截面；

步骤七，改变拉盖尔-高斯涡旋波束的频率，重复步骤一～步骤六，可得不同频率下色散等离子体球的电磁散射场，进而可以分析不同频率雷达波束照射下等离子体球色散效应对涡旋波束电磁散射特性的影响。

2.如权利要求1所述的涡旋波束电磁散射场计算方法，其特征在于，所述利用复源点方法，采用复源点多极子叠加的方法描述高阶波束，得到高阶厄米-高斯波束矢势的球矢量波函数展开式包括：利用复源点方法，采用复源点多极子叠加的方法描述高阶波束，得到高阶厄米-高斯波束矢势的球矢量波函数的展开式为：

式中下标u，v分别表示厄米-高斯波束沿x、y方向变化的模阶数；为第一类球矢量波函数，系数α⁽¹⁾(u,v,n,m)、β⁽¹⁾(u,v,n,m)表示HG波束的球矢量波函数展开系数，其数学表达式为：

其中满足以下迭代关系：

当u＝v＝0时，高阶厄米-高斯波束退化成高斯基模，表达式如下：

其中参数具体为：cosθ₀＝(z₀+ib)/r₀，