본 논문에서는 도체로부터의 안정된 전자기 산란 응답을 계산하는 새로운 해법을 제안한다. 이 방법은 기존의 MOT (marching-on in time) 기법을 이용하지 않고, 가중 라게르 (Laguerre) 다항식으로 유기전류의 과도 응답을 표현하여 시간 영역의 적분방정식을 푼다. 이 시간 영역의 기저함수를 사용함으로써 적분식의 미분항을 해석적으로 처리하여 과도 응답을 구할 수 있다. 또한 적용되는 이 기저함수는 시간이 진행함에 따라 영으로 수렴하는 특성 때문에, 유기전류의 과도응답도 후기 진동을 가지지 않고 영으로 수렴한다. 제안되는 방법의 타당성을 보이기 위하여 시간 영역 전장 적분방정식의 해를 MOT 및 해석해와 주파수 영역으로부터 구한 해의 이산 푸리에 역변환 (inverse discrete Fourier transform, IDFT)과도 비교한다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제12권1호
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pp.107-114
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2012
Microwave imaging (MI) is one of the most promising and attractive new techniques for earlier breast cancer detection. Microwave tomography (MT) realizes configuration of a multistatic multiple-input multiple-output system and reconstructs dielectric properties of the breast by solving a nonlinear inversion scattering problem. In this paper, we describe ETRI 3D MT system with 3D MI reconstruction program and demonstrate its robustness through some examples of the image reconstruction.
역문제는 특히 시스템 모델링 및 모니터링과 같은 과학 및 공학분야에서 매우 흥미로운 주제이다. 역문제를 활용하면 광물자원의 탐사, 지하에 매설된 케이블 및 파이트라인 등의 동정, 의료 분야에서의 비파괴 검사 등에 응용가능하다. 본 연구에서는 먼저 2차원 전자계 산란문제를 다루고 이에 대한 FDTD법 정식화를 다룬다. 이 경우 근방계에서 관측된 데이터를 토대로 미지의 소스를 추정하기 위한 방법으로서 비선형 CGM법을 이용하였다. 본 연구에서 제안된 방법에 따른 실험결과로 볼 때 임베디드 시큐리티 모듈과 같은 원 신호 추정문제에 적용 가능할 것으로 보인다.
In this paper, a synthesis method for the desired scattering pattern is presented when illuminating by TE-polarized and TM-polarized plane waves to arbitrary dielectric material. It is considered that the one-dimensional dielectric media are inhomogeneously distributed with continuously varying dielectric constants. Accordingly the desired patterns and the corresponding source distributions are inversely transformed by the proposed algorithm which are based on the one-dimensional inverse scattering problem. Some bandstop spatial filter are illustrated for applications.
원하는 주파수 응답을 갖는 불균일 전송선로(NTL)는 일차원 역산란 문제에서 결합모드 Zakharov-Shabat(ZS) 방정식으로부터 포텐셜을 합성함으로서 구현할 수 있다. 본 연구에서는 ZS 방정식을 사용하여 제한된 포텐셜범위를 갖도록 하는 임의 반사계수를 갖는 NTL을 효율적으로 합성하는 방법을 제안한다. 이 방법은 특정한 윈도우 함수를 사용한 반사계수를 목표치로 한 경우보다 합성된 선로의 길이가 짧아지는 장점을 가진다. 또한 ZS 역변환시 연쇄법을 사용함으로서 기존의 반복법에 의한 계산과정을 간소화시켰다. 분산특성을 갖는 NTL 필터 설계에 제안한 방법을 적용함으로서 특정한 윈도우를 목표치로 한 기존의 방법과 비교, 분석하였으며, chain 행렬을 사용한 2-포트 해석을 통해 타당성을 검증하였다.
As a supplement to X-ray mammography, microwave imaging is a new and promising technique for breast cancer detection. Through solving the nonlinear inverse scattering problem, microwave tomography (MT) creates images from measured signals using antennas. In this paper, we describe a developed MT system and an iterative Gauss-Newton algorithm. At each iteration, this algorithm determines the updated values by solving the set of normal equations using Tikhonov regularization. Some examples of successful image reconstruction are presented.
본 논문에서는 전방 관측 특히, 곡선운동을 하는 차량용 전방 관측 역산란 합성 영상 형성에 대해 다룬다. 영상 형성을 위해 시간 영역 상관관계(time domain correlation: TDC) 기법이 사용되었으며, 차량의 전방 지면의 2D 영상을 얻는다. TDC는 공간변화 시스템에 대한 정합 필터링을 구현한 기법이므로 가우시안 잡음에 강건하다. 또한, 직선운동을 할 때의 영상과 곡선운동을 할 때의 영상에 대한 비교, 분석을 통해 곡선운동을 했을 때 영상의 엔트로피가 증가하는 대신 영상의 분해능이 향상되었음을 보인다.
본 논문에서는 3 차원 임의 형태 도체의 지연 산란 응답을 얻기 위한, 새로운 시간영역 전장 적분방정식(Time-Domain Electric Field Integral Equation: TD-EFIE)을 제안한다. 자기 벡터 전위의 시간 미분항은 중앙 차분으로, 전기 스칼라 전위는 시간에 대한 평균을 취한 두 개의 항으로 근사하였다. 이로부터 도체에 의한 산란 지연 응답 해의 산출시, 기존의 방법보다 정확하고 더욱 안정된 해를 얻을 수 있었다. 제안된 방법의 자세한 정식화 과정을 보였으며, 주파수 영역에서의 이산 푸리에 역변환 (Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT) 결과치와 제안된 방법에 의한 수치해를 각각 비교하였다.
유전체 기둥의 단변에 대한 유전율 분포의 재구성시, 펄스 기저함수를 갖는 모멘트 방법을 이용한 각스펙트럼 영역의 역산란 기법은 유전체 단면의 크기가 커지면 고차 성분의 각스펙트럼 정보가 요구되기 때문에 미세한 잡음이 주어지는 경우에도 큰 재구성 오차가 발생하는 문제가 있다. 입력으로 사용되는 고차 성분의 각스펙트럼의 수를 줄이기 위하여, 본 논문에서는 유전체 단변의 소영역의 크기를 확장하고 각 소영역내의 유기된 전계에 대해서 급수전개된 기저함수를 적용한 모벤트 방법올 이용한 개선된 각스펙트럽 영역의 역산란 기법을 제시하였다. 입력으로 사용되는 각스펙트럼의 적절한 선택과 확장된 소영역내에서 적절한 중량 함수를 사용하여 잡음에 대한 영향을 충분히 줄일 정도로 정확히 재구성된 유전율 분포를 얻을 수 있었다.
전자파 문제는 넓은 의미로 산란(scattering)문제와 역산란(inverse scattering)문제로 나눌 수 있다. 먼저 산란 문제는 에너지 또는 정보가 실린 전자파를 한 지점에서 다른 지점으로 보낼 때 통과하는 경로상의 매질 분포에 따라 왜곡 또는 변형되는 정도를 알아내는 것으로 반사(reflection), 굴절(refraction), 회절(diffraction)등 의 현상을 수반한다. 이 때 전자파를 왜곡시키는 물체를 산란체라고 부르며, 이러한 산란체로서는 전송선, 도파관, 광섬유 등과 같은 도파구조(guided wave structure)자체일 수 있으며 그들 내부에 고의로 부착된 첨가물일 수도 있다. 또한 공기나 지하와 같은 개방 구조 내의 물체나 비균일 매질 분포도 산란체가 될 수 있다. 이와는 반대로 역산란 문제는 알고 있는 전자파를 미지의 산란체에 가한 후, 여기서 산란된 전자파를 측정하여 얻은 자료로 부터 역으로 산란체의 위치, 크기, 모양, 매질 특성 등을 알아내는 것이다. 이러한 역산란 문제는지하 탐사(geophysical probing), 원격탐사(remote sensing), 레이다 영상(radar imaging), 의료진단(medical diagnosis), 비파괴 검사(nondestructive testing)등과 같은 많은 응용분야에 걸쳐 있다. 본 원고에서는 전자파 산란 및 역산란 문제에 대한 기존의 다양한 해석기법들을 체계적으로 분류하고, 이들의 적용범위와 한계에 대해 간략히 소개하기로 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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