Analysis of Microwave Inverse Scattering Using the Broadband Electromagnetic waves

광대역 전자파를 이용한 역산란 해석 연구

In this paper, we proposed a new algorithm of the inverse scattering for the reconstruction of unknown dielectric scatterers using the finite-difference time-domain method and the design sensitivity analysis. We introduced the design sensitivity analysis based on the gradient for the fast convergence of the reconstruction. By introducing the adjoint variable method for the efficient calculation, we derived the adjoint variable equation. As an optimal algorithm we used the steepest descent method and reconstructed the dielectric targets using the iterative estimation. To verify our algorithm we will show the numerical examples for the two-dimensional $TM^2$ cases.

본 논문에서는 시간영역 유한차분법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain Method)과 설계민감도법(Design Sensitivity Analysis)을 이용하여 유전체 산란체(Dielectric Scatterer)를 복원하기 위한 역산란문제(Inverse Scattering의 새로운 해석기법을 제안하였다. 이때 복원의 빠른 수렴을 위하여 도함수를 이용한 설계민감도법을 도입하였고 본 연구에서는 시간영역 유한차분법으로부터 직접 설계민감도 수식을 도출하였다. 계산의 효율성을 위하여 보조변수법(Adjoint Variable Method)을 도입하여 보조변수 방정식을 도출하고 최적화 알고리듬으로 최대경사도법을 이용하여 반복적인 추정을 통하여 유전체를 복원하였다. 본 연구의 타당성의 보이기 위하여 2차원 $TM^2$에서의 유전체 복원 사례를 제시한다.