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龙图腾网获悉河南大学申请的专利基于主瓣波纹测量的涡旋电磁波模态纯度估计方法、系统、存储介质和电子设备获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119827848B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510032167.4，技术领域涉及：G01R29/08；该发明授权基于主瓣波纹测量的涡旋电磁波模态纯度估计方法、系统、存储介质和电子设备是由舒高峰;魏奕鑫;李宁;毋琳;赵建辉;黄亚博设计研发完成，并于2025-01-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于主瓣波纹测量的涡旋电磁波模态纯度估计方法、系统、存储介质和电子设备在说明书摘要公布了：本文公开了一种基于主瓣波纹测量的涡旋电磁波模态纯度估计方法、系统、存储介质和电子设备，包括如下步骤：测量自由空间中涡旋电磁波的电场幅度和相位；通过相位分布寻找到涡旋电磁波波束中心；以波束中心为圆心，逐次确定涡旋电磁波主瓣位置；沿主瓣所在圆周计算平均幅度和最大最小幅度差并计算相对主瓣波纹；最后计算得到涡旋电磁波模态纯度；通过本发明，能够精确计算产生的涡旋电磁波的模态纯度，有利于后续对接收到的数据进行收集和处理，可有效减轻模态混叠对所收集的信息造成浪费的影响。

本发明授权基于主瓣波纹测量的涡旋电磁波模态纯度估计方法、系统、存储介质和电子设备在权利要求书中公布了：1.一种基于主瓣波纹测量的涡旋电磁波模态纯度估计方法，其特征在于，包括： 步骤S101、测量自由空间中涡旋电磁波的电场幅度和相位； 步骤S102、通过上步骤测得的相位分布寻找到涡旋电磁波波束中心；所述的步骤S102具体包括如下步骤：根据步骤S101中测得的自由空间中的电场相位，将电场分解为空间相位和纯涡旋相位，由以下公式进行描述 其中r为源点到场点的距离，l为OAM模数，为场点关于源点的方位角，k为信号的波数；exp-jkr为空间相位，为纯涡旋相位；假设相位截面以波束中心为原点，建立极坐标系，设源与相位截面的距离为R0，则截面上任意一点与源的距离可表示为 其中ρ为圆心到场中任意一点的距离；由上式可知，当ρ不变时，r不变，因此空间相位也不会发生变化，极径相同的同心圆周上，电场相位相同，即等相位线是以波束中心为圆心的同心圆； 任取相邻三条等相位线，三条等相位线的半径分别记为ρ1,ρ2,ρ3，且等相位线的间距分别为Δρ1,Δρ2,它们的缠绕相位值设为φ0；实际场景中R0ρ1,ρ2,ρ3，因此上式可以简化为 于是，对ρ2有 由等相位线的定义可知，相邻等相位线在极径方向引起的kr的变化为2π，于是对ρ1和ρ3分别有 其中n∈Z，λ为波长，根据上式可以得到 由上式可知，通过涡旋电磁波的空间相位分布可以通过测量任意三条等相位线之间的距离，来估算这三条等相位线的半径，从而确定等相位线观测界面上的圆心； 步骤S103、以波束中心为圆心，逐次确定涡旋电磁波主瓣位置； 步骤S104、沿主瓣所在圆周，计算平均幅度和最大最小幅度差并计算相对主瓣波纹；所述的步骤S104具体包括如下步骤：根据步骤S103中找到的主瓣位置，沿主瓣圆周计算平均幅度并记录最大与最小幅度，然后计算最大幅度与最小幅度的差值，记为主瓣波纹值；然后定义相对主瓣波纹为主瓣波纹值与振荡中心幅度之比为相对主瓣波纹，用符号表示 其中N为阵元个数，a为产生涡旋电磁波天线阵列的半径，Jl·为第l阶的第一类贝塞尔函数，2N|Jl-Nkasinθ|为振荡幅度范围，|Jlkasinθ|为振荡中心幅度； 步骤S105、根据步骤S104得到的相对主瓣波纹计算得到涡旋电磁波模态纯度；所述的步骤S105具体包括如下步骤：定义-1次谐波与基波之比为一次谐波比 来衡量涡旋模态纯度；可以看出： 同时有模态纯度的定义为 式中m表示m阶谐波； 根据实验可以得出使用均匀圆环阵列产生的涡旋电磁波中主要谐波分量为-1次谐波；因此可以得出模态纯度与一次谐波比的关系为 通过与pl,N可知，通过测算相对主瓣波纹可以直接计算得到产生涡旋电磁波的模态纯度。

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