대한전자공학회논문지TC (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

임펄스 GPIR시스템의 시간영역 최적화 설계

Optimization Design in Time Domain on Impulse GPIR System

  • 김관호 (한국전기연구원 전기정보망연구센터) ;
  • 박영진 (한국전기연구원) ;
  • 윤영중 (연세대학교 전기전자공학과)
  • 발행 : 2009.03.25
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초록

본 논문은 초광대역 임펄스를 이용한 지반탐사 영상레이더 시스템 (Ground Penetrating Image Radar; GPIR) 설계에서 수직심도의 해상도를 높이기 위한 시간영역 관점에서의 최적화 설계방법을 제시하였다. 시스템의 핵심 부분인 임펄스 발생원 및 초광대역 안테나에 대하여 시간영역에서의 해석 기법을 제시하였고, 시뮬레이션에 의해 최적 설계 파라미터를 설정하였다. 특히, 임펄스 신호의 파형을 정형화하여 임펄스 신호의 스펙트럼 효율을 높였으며, 초광대역 안테나로는 U자형 평판형 다이폴 안테나를 사용하였다. 제안된 안테나는 반사체를 사용하여 외부 잡음을 차단하였고, 지중과의 신호 결합을 개선하였다. 또한 시스템의 성능을 열화시키는 안테나에 의한 떨림을 제거하기 위해, 저항을 사용하였고, 송수신 안테나는 시간영역 시뮬레이션을 통하여 최적화 하였다. 지중 매질의 영상화를 위해 마이그레이션을 기법을 사용하였으며, 지면의 영향 등에 의한 수신된 펄스의 왜곡 현상은 시간영역에서의 잡음 및 신호 왜곡 저감 기법을 사용하여 성능을 개선하였다. 최적화된 설계 방법의 평가를 위하여, 지중 매설물 탐지용 레이더 시제품을 개발하였고, 성능 시험을 위한 시험장을 활용하였다. 측정 결과 수직 심도는 이론적 인 해 상도만큼 우수한 성능을 보였다.

In this paper, system optimization design technique of an impulse ground penetrating image radar (GPIR) in time domain is proposed to improve depth resolution of the system. For the purpose, time domain analysis method of key components such as impulse generator and UWB antenna is explained and by simulation, parameters of each component are determined. In particular, by standardizing the impulse signal, spectrum efficiency of a radiated impulse signal is improved and a U-shaped planar dipole antenna for a UWB antenna is developed. By equipping a parabolic metal reflector with the proposed antenna, external noise is prevented and the ability of radiating an input impulse into ground is improved. In addition, to remove ringing effect of the propose antenna which causes serious degradation of the system performance, resistors are loaded at the edge of the antenna and then Tx and Rx UWB antennas are optimized by simulation in time domain. For images of targets buried under the ground migration technique is applied and influence of tough ground surface on distortion of received impulse signals is reduced using technique of noise and signal distortion reduction in time domain and its time resolution is enhanced. To verify the design optimization procedure, a prototype of an GPIR and an artificial test field are made. Measurement results show that the resolution of the system designed is as good as that of a theoretical model.

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참고문헌

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