[发明专利]一种基于多圈UCA的涡旋电磁波发散角度调节方法

权利要求书

1.一种基于多圈UCA的涡旋电磁波发散角度调节方法，其特征在于，包括：

步骤S1：确定多圈UCA的每一圈UCA的半径；

步骤S2：确定遗传算法的基本参数以及优化角度集合B，优化角度集合B的每个元素分别表示OAM涡旋电磁波波束的一个优化发散角度；

步骤S3：对优化角度集合B中每一个优化发散角度执行遗传算法优化，得到优化结果；

步骤S4：根据OAM涡旋电磁波的发散角度所对应的优化结果同时调节多圈UCA的各圈UCA。

2.根据权利要求1所述的基于多圈UCA的涡旋电磁波发散角度调节方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在给定UCA阵元数目N、最大发散角度β_max、信号频率f的情况下，确定多圈UCA的每一圈UCA的半径。

3.根据权利要求2所述的基于多圈UCA的涡旋电磁波发散角度调节方法，其特征在于，第1圈UCA的半径r₁为：

式中，l_max表示N元UCA能够发射的OAM涡旋电磁波的最大模式，N为UCA阵元数目；

除了第1圈UCA以外的其他UCA的半径由第1圈UCA的半径r₁递推得到，递推关系如下：

r_k+1＝r_k+2λ1≤k≤4，

式中，r_k表示第k圈UCA的半径，λ表示信号的波长。

4.根据权利要求1所述的基于多圈UCA的涡旋电磁波发散角度调节方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述遗传算法的基本参数包括：种群规模M、迭代次数T、交叉概率P_c和变异概率P_m。

5.根据权利要求4所述的基于多圈UCA的涡旋电磁波发散角度调节方法，其特征在于，所述种群规模M为20-100，迭代次数T为100-500，交叉概率P_c为0.4-0.9，变异概率P_m为0.001-0.01；

第i个优化发散角度β_i为：

式中，β_max表示OAM涡旋电磁波波束所需的最大的优化发散角度，下标i表示优化发散角度的序数，N_angle表示优化发散角度的个数。

6.根据权利要求1所述的基于多圈UCA的涡旋电磁波发散角度调节方法，其特征在于，在所述步骤S3中，对优化角度集合B中每一个元素执行遗传算法优化，得到的优化结果S为：

其中，s_i＝[a₁ a₂ a₃ a₄ a₅ α₁ α₂ α₃ α₄ α₅ l]表示对应于第i个优化发散角度β_i的OAM涡旋电磁波波束的优化结果，a_k表示第k圈UCA的权重，a_k表示第k圈UCA的附加相位，l表示OAM涡旋电磁波的模式数。