Abstract
In this paper, influence of lossy ground and gap variation between lossy ground and UWB antenna on impulse propagation in time domain for impulse ground penetrating radar (GPR) is numerically and experimentally investigated. For this study, a novel planar UWB fat dipole antenna is developed. First, influence of lossy ground and gap variation between lossy ground and UWB antenna is simulated. For verification, a test field of sand and wet clay soil is built and using the developed dipole antenna, transmission behavior is investigated at the test field. With an aid of IDFT (inverse discrete Fourier transform), time domain impulse response for transmission coefficient measured and simulated in frequency domain is obtained. Measurement and simulation show that the frequency of maximum transmission coefficient and transmission coefficient are increased with higher dielectric constant and larger gap distance. In time domain, it is shown that for higher dielectric constant, the amplitude of the received signal in time domain is higher and reflected signals are seriously modified. Also, it is found that variation of gap between antenna and ground surface makes timing of peak value changed.
본 논문은 초광대역 임펄스를 이용한 지반탐사 레이더에 있어서 지면 및 지면과 안테나 사이의 간격에 따른 임펄스 전파에 미치는 영향을 기술한다. 영향 연구를 위해 평판형 초광대역 다이폴 안테나를 개발하였다. 우선, 수치해석 방법을 이용하여 지면의 유전율 변화 및 안테나와 지면 사이의 간격에 대한 영향을 시뮬레이션하였다. 결과를 비교하기 위하여 실제 모래 및 수분이 포함된 토양으로 구성된 시험장을 제작하여, 개발된 다이폴 안테나를 사용하여 주파수 영역에서의 지면의 변화 및 안테나와 지면의 간격 차이에 의한 주파수 영역에서의 투과 특성을 조사하였다. 역 퓨리에 변환을 이용하여 주파수 영역에서 시뮬레이션 및 측정된 투과 특성을 시간 영역에서의 임펄스 응답 특성을 구하였다. 시뮬레이션과 측정 결과로부터 지면의 유전율이 높을수록 안테나와 지면과의 간격 변화가 클수록 최대 투과값이 생기는 주파수가 높아졌고, 투과 계수도 증가하였다. 시간영역에서는 유전율이 높을수록 지표면의 직접 반사에 의해 수신되는 신호가 크게 증가하였고, 수신 신호의 모양은 완전히 변형되었다. 또한, 지면과 안테나 사이의 간격 변화로 시간영역 반사 신호의 첨두치의 시간 위치가 변경됨을 알 수 있었다.
