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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开了一种平面近场天线方向图重构方法，包括以下步骤；对待测天线的口面进行平面近场扫描，获得平面近场电场数据；选取平面近场扫描面S1，在S1上控制探头沿待测天线口面的x和y方向进行扫描，得到不同采样间隔下的平面近场数据集X1，X2和X3；从数据集X2中随机选取部分采样数据，作为待插值重构的初始数据集X'2；X1作为完备数据集完成对X'2的数据插值工作，并将X'2插值后的结果记为X'2'；对X'2'进行迭代处理，得到数据集X'2”，将X3的远场与插值重构后的X'2”的远场进行对比；得到降低截断误差的待测天线的远场方向图；将S1的扫描面积增大记作S2，采样得到平面近场数据集X4，将X'2”和X4的远场方向图对比，得到与S2采样面上推得的远场方向图相近的结果。本发明降低平面数据的截断误差并提高测量的准确性。

主权项：1.一种平面近场天线方向图重构方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤1：将待测天线102放置在支架104上，将探头101放置在机械臂103上，控制机械臂103移动，对待测天线102的口面进行平面近场扫描，从而获得平面近场电场数据；步骤2：选取面积为16×16cm2的平面近场扫描面S1，并在S1上分别以0.5λ、0.4λ以及0.2λ为间隔控制探头101沿待测天线102口面的x和y方向进行扫描，对应得到不同采样间隔下的平面近场数据集X1，X2和X3；步骤3：从数据集X2中随机选取部分采样数据，作为待插值重构的初始数据集X'2；X1作为完备数据集完成对X'2的数据插值工作，并将X'2插值后的结果记为X′2；步骤4：利用GP算法对X″2进行迭代处理，得到降低了截断误差的数据集X″′2，并将X3的远场与插值重构后的X″′2的远场进行对比；得到降低截断误差的待测天线102的远场方向图；步骤5：将S1的扫描面积增大为30×30cm2，记作S2，并以0.5λ的间隔进行采样，得到平面近场数据集X4，将X″′2和X4的远场方向图进行对比，得到与S2采样面上推得的远场方向图相近的结果；所述步骤3中，为了形成初始少量不完整的原始数据集，对X2进行随机采样，并得到待插值的初始少量数据集X'2；所述插值方法采用了K均值聚类和维诺胞元划分的方法，其中K均值聚类法将初始数据集X'2进行聚类划分，分别计算每一个样本点的场强与各聚类中心场强的2范数，选择每个样本点对应的最小欧氏距离，从而将该样本点划分到对应最小欧式距离的聚类簇中，假设共划分k个聚类，其中第j个聚类为Cj1≤j≤k，聚类中心为cj，重复上述计算过程，直至聚类中心收敛，从而得到稳定的聚类中心 其中，nj表示第j个聚类簇Cj内的总样本数，然后计算当前所有聚类簇内部的误差平方和SSE 选择不同聚类数目k，重新计算式1和2的值，当SSE误差曲线在某一k值处出现显著拐点时，说明此时的k就是最佳的区域划分数；然后利用维诺胞元镶嵌法对各聚类内部的采样点进行胞元划分，通过计算各胞元面积以及各采样点之间的场强梯度变化，来评估各聚类内部的数据密度及对应的插值方法，让每个采样点xn,n＝1,2,...,Nsample对应的胞元面积为Axn，则当前采样点附近的样本分布密度Sxn可以表示如下 选择具有公共细胞壁或顶点的两个采样点xn和xm，计算对应的场强梯度 同时计算与xn相邻的采样点场强变化梯度，并求得xn附近所有梯度的绝对值之和 其中Msample表示与xn相邻的采样点总数,归一化的场强梯度值为 将上述两个参数Sxn和Gxn进行结合，得到整体评价参数JxnJxn＝h11+Sxn+h21+Gxn7其中h1和h2为参数系数，且h1+h2＝1，两者的值在不同的聚类簇中进行动态调整，如果该聚类内部的整体Gxn偏大，则应适当增加h1的权重，反之应降低h1的权重，最后，如果整体评价参数Jxn偏大，则该数据点所在区域需要添加更多的插值数据，在此，利用数据集X1对上述经过聚类划分和胞元划分后的X'2进行插值，如果该采样点的Jxn偏小，则只在该点周围增加8个数据点，反之则增加24个数据点，这些新增数据点从数据集X1中获取；所述步骤4中，采用GP算法对S1平面上的插值数据进行迭代处理，通过波数域滤波和空间域滤波的方式，保留置信区间内的平面场强信息和平面波谱PWS，GP算法首先通过傅里叶变换将平面近场扫描信息转化为PWS 其中，kx，ky和kz是沿着x，y和z轴的波数，Ex,yx,y,d是在距离天线口面d处的平面电场强度，同时定义波数域的可靠区域为 其中，θx和θy是可信区间的夹角，ηx和ηy要大于1从而考虑更多的模式，对此，谱滤波可以表示为 滤波后的PWS可以表示为 其中，n表示迭代次数，通过逆傅里叶变换将波数域滤波后的PWS变换为空间域的电场强度， 然后，对12式的场强进行空间域滤波 其中 将式13的傅里叶变换为PWS 此时，式15的Px',ykx,ky是经过一轮波数域滤波和空间域滤波的PWS，然后将式15得到的Px',ykx,ky重新代入11-15当中，通过多次循环迭代，实现降低截断误差的效果，最后，将多次迭代运算后的PWS代入天线远场方向图的计算公式中，得到降低截断误差的待测天线102的远场方向图；

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