中文引用格式： 李志航，張偉. 基于Kriging插值的天線近場測量誤差修正方法[J]. 電子技術(shù)應用，2025，51(5)：77-81.
英文引用格式： Li Zhihang，Zhang Wei. The antenna near-field measurement error correction method based on Kriging interpolation[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：77-81.
引言
在實際應用中，天線的遠場數(shù)據(jù)更加清晰，易于分析，而受限于空間限制，直接測量遠場不夠方便。因此，利用近遠場變換將近場數(shù)據(jù)為遠場的方法就愈加重要，這對于系統(tǒng)設計與天線的性能分析是十分重要的[1-10]。隨著天線尺寸的增大，直接測量遠場特性變得更加困難，這促使了天線近場測量技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)天線近場測量表面形狀的不同，天線的近場測量可分為三種，分別是平面近場測量[11]、柱面近場測量[12]和球面近場測量[13-17]。平面和柱面近場測量由于存在截斷誤差，無法獲取全方位的輻射特性，因此球面近場測量逐漸成為主要選擇。
球面近場采樣的主流方法是等角度采樣[10-14]。這種采樣方式采樣時采樣點的間隔需要滿足奈奎斯特定律，一般精確度較高，但是缺點是采樣點較多，耗時較長。而增大采樣間隔后，會使得近遠變換得到的遠場精確度不夠，誤差較大。本文提出了一種基于Kriging插值的近場數(shù)據(jù)修正方法[18-21]，通過對采樣間隔較大的近場數(shù)據(jù)插值，達到了修正近場數(shù)據(jù)的目的，使得近場測量的采樣點數(shù)得到降低，采樣速度更快。Kriging插值作為本文提出的方法，相較于傳統(tǒng)的雙調(diào)和樣條插值法具有顯著的創(chuàng)新性和差異性。Kriging插值基于地統(tǒng)計學理論，能夠充分考慮數(shù)據(jù)點之間的空間相關(guān)性，通過構(gòu)建變異函數(shù)模型，不僅提升了插值精度，還能夠量化插值結(jié)果的不確定性，為結(jié)果的可靠性提供了有力支持。相比之下，雙調(diào)和樣條插值法假設數(shù)據(jù)分布平滑且規(guī)則，主要適用于二維規(guī)則網(wǎng)格，對數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性未作充分利用，且無法對插值結(jié)果的誤差和不確定性進行評估。本文方法的另一創(chuàng)新點在于其對稀疏或不規(guī)則分布數(shù)據(jù)的適應性，特別是在天線測量中采樣點減少或探頭故障的情況下，Kriging插值能夠通過精準建模顯著減少誤差。而雙調(diào)和樣條插值在此類場景下，往往因假設的局限性導致精度不足。以上充分體現(xiàn)了Kriging插值在天線近場測量領域的創(chuàng)新性和實際應用價值。
本文介紹了一種基于Kriging插值的近場測量方法以及基于模式展開法的球面近遠變換原理，通過在仿真軟件中建立喇叭天線模型，采集不同采樣間隔的近場數(shù)據(jù)，將不同采樣間隔的近場數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件計算得到天線遠場方向圖以及隨機減少采樣點后插值得到遠場方向圖進行對比，驗證本文算法的有效性。
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作者信息：
李志航1，張偉2
（1.南京郵電大學 波特蘭學院，江蘇 南京210003；
2.南京郵電大學 通信與信息工程學院，江蘇 南京210003）
