JP2010249715A - Probe radar antenna - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a resolution of a probe image in probing a relatively shallow region. <P>SOLUTION: A probe radar antenna 10 provided for a buried object detector 1 has: circular antennas comprising two each of circular element conductors arranged on a substrate 17; and a circular antenna being a reception antenna B arranged in parallel with a transmission antenna A. A pulser 23 generates a pulsed radar wave, and the pulsed radar wave is sent to the two circular element conductors (11, 12) forming the transmission antenna A and radiated to a floor or a wall surface. The reflected wave from the wall or the floor is received by the circular element conductors (13, 14), and the buried object detector 1 discriminates a state of a buried object, based on a time between radiation of the radar wave and reception of the reflected wave, and a phase of a reception signal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、埋設物探査装置の探査レーダ用アンテナに関し、特に、レーダ波を送信する送信アンテナと反射波を受信する受信アンテナとを有する探査レーダ用アンテナに関する。   The present invention relates to an exploration radar antenna of a buried object exploration device, and more particularly to an exploration radar antenna having a transmission antenna that transmits a radar wave and a reception antenna that receives a reflected wave.

工事現場などでは、地中、壁及び床に埋設されている鉄筋やガス管等を探査するために電磁誘導、Ｘ線又はレーダによる埋設物探査装置が使用されている。特にレーダを用いた埋設物探査装置は、所定の繰り返し周期で発生されるパルス状のレーダ波を送信アンテナから壁や床に放射すると共に、壁や床から戻ってきた反射波を受信アンテナにより受信する。この埋設物探査装置は受信アンテナで受信された反射波を信号処理部により処理することで壁や床の内部情報を表示器に表示するものである。   In construction sites and the like, buried object exploration devices using electromagnetic induction, X-rays, or radar are used for exploring reinforcing bars and gas pipes buried in the ground, walls and floors. In particular, a buried object exploration apparatus using a radar radiates a pulsed radar wave generated at a predetermined repetition period from a transmitting antenna to a wall or floor and receives a reflected wave returned from the wall or floor by a receiving antenna. To do. This buried object searching device displays internal information of walls and floors on a display by processing a reflected wave received by a receiving antenna by a signal processing unit.

図６は従来の探査レーダ用アンテナ３０の構成を示し、図７は送信アンテナの回路構成を示している。図６の探査レーダ用アンテナ３０は送信用アンテナＡと受信用アンテナＢを有し、給電点（Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２）を中央に配置するそれぞれ２枚の三角形エレメント導体（３１〜３４）より構成されており、一般的にボウ・タイ型アンテナと呼ばれている。各アンテナのエレメント導体（３１〜３４）は、所定の誘電率を有する基板３７上に給電点を隣接させて配置している。また、給電点には同軸ケーブルとアンテナとを平衡接続するために図７のコイルＬ１〜Ｌ６を有するバラン３８，３９が設けられている。また、図６の各アンテナには導電性のシールドケース３５，３６と図示しない電波吸収体が設けられ、エレメント導体から測定物対象方向以外への不要放射を防止すると共に、外部雑音の侵入を防ぐ構造となっている。   FIG. 6 shows a configuration of a conventional exploration radar antenna 30, and FIG. 7 shows a circuit configuration of a transmission antenna. 6 includes a transmitting antenna A and a receiving antenna B, and two triangular element conductors (31 to 34) each having a feeding point (A1, A2, B1, B2) arranged at the center. And is generally called a bow-tie antenna. The element conductors (31 to 34) of each antenna are arranged on a substrate 37 having a predetermined dielectric constant with feeding points adjacent to each other. Further, baluns 38 and 39 having coils L1 to L6 in FIG. 7 are provided at the feeding point in order to balance the coaxial cable and the antenna. Further, each antenna shown in FIG. 6 is provided with conductive shield cases 35 and 36 and a radio wave absorber (not shown) to prevent unnecessary radiation from the element conductor to the direction other than the object to be measured and to prevent external noise from entering. It has a structure.

近年、埋設物探査装置で得られる内部情報の分解能を高めるため、さらなる改良が施されている。例えば、特許文献１では、探査レーダ用アンテナのリターンロス特性を改善することにより壁や床内部で近接した鉄筋やガス管などの物標を容易に識別する技術が示されている。   In recent years, further improvements have been made in order to increase the resolution of the internal information obtained by the buried object search apparatus. For example, Patent Document 1 discloses a technique for easily identifying a target such as a reinforcing bar or a gas pipe that is close to the inside of a wall or floor by improving the return loss characteristic of an antenna for an exploration radar.

また、特許文献２に記載されているレーダ型地中探査装置では、送信アンテナと受信アンテナを兼用させ、送受一体型の送受信部を採用すると共に、受信信号処理部で増幅を伴った信号処理を行う場合にも、飽和を発生しない良好な信号処理を行うことにより、内部情報の分解能を高める技術が示されている。   In the radar type underground exploration device described in Patent Document 2, a transmission antenna and a reception antenna are combined, a transmission / reception integrated transmission / reception unit is used, and signal processing with amplification is performed in the reception signal processing unit. Even in the case of performing this technique, a technique for improving the resolution of internal information by performing good signal processing without causing saturation is shown.

また、特許文献３に記載されている電磁波レーダ装置では、送信アンテナと受信アンテナをそれぞれ覆うシールドケースと不要なレーダ波を吸収する電波吸収体とを備え、送信アンテナから受信アンテナに直接入射される直接波のリンギング、壁や床の表面からの反射及びその他の不要入射波を低減することにより物標の識別能力を向上させる技術が示されている。さらに、非特許文献１には、米国ＧＳＳＩ社の木の葉形アンテナが開示され、非特許文献２には、円形アンテナに関する技術が開示されている。   In addition, the electromagnetic wave radar device described in Patent Document 3 includes a shield case that covers the transmission antenna and the reception antenna, and a radio wave absorber that absorbs unnecessary radar waves, and is directly incident on the reception antenna from the transmission antenna. Techniques have been shown to improve target identification by reducing direct wave ringing, reflections from walls and floor surfaces, and other unwanted incident waves. Further, Non-Patent Document 1 discloses a tree-shaped antenna of GSSI, USA, and Non-Patent Document 2 discloses a technique related to a circular antenna.

特開平６−１８６５０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-18650 特開平１１−６４５１０号公報JP-A-11-64510 特開２００３−１０７１４６号公報JP 2003-107146 A

ＱＦ７５１０１ ＡＮＴＥＮＮＡ ＡＳＳＥＭＢＬＹ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｐｈｏｔｏｓ（写真参照），［ｏｎｌｉｎｅ］，［２００９年３月２４日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：https://fjallfoss.fcc.gov/oetcf/eas/reports/ViewExhibitReport.cfm?mode=Exhibits&RequestTimeout=500&calledFromFrame=N&application#id=890868&fcc#id=%27QF75101%27＞QF75101 ANTENNA ASSEMBLY Internal Photos (see photo), [online], [March 24, 2009 search], Internet <URL: https://fjallfoss.fcc.gov/oetcf/eas/reports/ViewExhibitReport.cfm?mode= Exhibits & RequestTimeout = 500 & calledFromFrame = N & application # id = 890868 & fcc # id =% 27QF75101% 27> Ｓ．Ｈｏｎｄａ，Ｍ．Ｉｔｏ，Ｈ．ｓｅｋｉ ａｎｄ Ｙ．Ｊｉｍｂｏ：“Ａ ｄｉｓｃ ｍｏｎｏｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ １：８ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ”Ｐｒｏｃ．１９９２ Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．，Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇ．，ＩＳＡＰ’９２ ｐｐ．１１４５−１１４８，Ｓａｐｐｏｒｏ，Ｊａｐａｎ，１９９２．８．S. Honda, M .; Ito, H .; seki and Y. Jimbo: “A disc monopole antenna with 1: 8 impedance bandwidth and omnidirectional radiation pattern” Proc. 1992 Int. Symp. , Antennas and Propag. , ISAP'92 pp. 1145-1148, Sapporo, Japan, 1992.2.8.

上述した技術により、探査画像の分解能を向上させるためには、送信するレーダ波のパルス幅をさらに短くすることによりインパルス応答による広帯域化をはかり、受信側の周波数も同様に高周波数化することが必要となる。また、比較的浅い領域の探査を行う為には特許文献２のような送受一体型アンテナが望ましいが、送受信回路の技術的な問題があり、実現させることが困難であった。   In order to improve the resolution of the exploration image by the above-described technique, it is possible to increase the bandwidth by impulse response by further shortening the pulse width of the radar wave to be transmitted, and to increase the frequency on the reception side as well. Necessary. In order to search for a relatively shallow region, a transmission / reception integrated antenna as in Patent Document 2 is desirable, but there is a technical problem with a transmission / reception circuit, which is difficult to realize.

そこで、本発明に係る探査レーダ用アンテナでは、送信するレーダ波のパルス幅を短くすることで高周波数化（インパルス応答では広帯域化となる）を行うと共に、比較的浅い領域の探査に影響する送受信アンテナの形状と位置関係を見直すことにより探査画像の分解能を高めた探査レーダ用アンテナを提供することを目的とする。   Therefore, in the search radar antenna according to the present invention, the frequency of the transmitted radar wave is shortened to increase the frequency (the impulse response results in a wider band), and the transmission / reception affects the search in a relatively shallow region. An object of the present invention is to provide an antenna for an exploration radar in which the resolution of the exploration image is improved by reviewing the antenna shape and positional relationship.

以上のような目的を達成するために、本発明に係る探査レーダ用アンテナは、送信アンテナと受信アンテナとを有する探査レーダ用アンテナにおいて、送信アンテナと受信アンテナは、予め決められた誘電率を有するアンテナ基板上に設けられ、それぞれ二つ並べて配置された円形のエレメント導体に接続されたコネクタを有する無終端型の円形アンテナであり、隣り合う送信アンテナと受信アンテナは、探査する被測定対象の表面に近い部位における解像度を向上させるため、送信アンテナと受信アンテナとの間隔を狭めてアンテナ基板上に配置されたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an exploration radar antenna according to the present invention is an exploration radar antenna having a transmission antenna and a reception antenna. The transmission antenna and the reception antenna have a predetermined dielectric constant. An endless circular antenna having a connector connected to a circular element conductor provided on an antenna substrate and arranged side by side. Adjacent transmitting antennas and receiving antennas are surfaces of the object to be measured to be probed. In order to improve the resolution in a region close to, the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna is narrowed and arranged on the antenna substrate.

また、本発明に係る探査レーダ用アンテナにおいて、二つ並べて配置された円形のエレメント導体に設けられた給電点はバランレスで構成されることを特徴とする。   Further, in the exploration radar antenna according to the present invention, the feeding point provided on the circular element conductors arranged in a line is constituted by a balunless.

また、本発明に係る探査レーダ用アンテナにおいて、それぞれ二つの円形のエレメント導体によって構成される送信アンテナと受信アンテナとに接続される信号の極性を同極接続又は反転接続したことを特徴とする。   Further, the exploration radar antenna according to the present invention is characterized in that the polarities of the signals connected to the transmitting antenna and the receiving antenna each constituted by two circular element conductors are connected in the same polarity or inverted.

さらに、本発明に係る探査レーダ用アンテナにおいて、二つ並べて配置された円形のエレメント導体によって構成される送信アンテナと受信アンテナは無終端型のアンテナであることを特徴とする。   Further, in the exploration radar antenna according to the present invention, the transmitting antenna and the receiving antenna constituted by two circular element conductors arranged side by side are endless antennas.

本発明に係る探査レーダ用アンテナは、送信パルス幅を従来より短くすると共に、受信周波数の引き上げ及び高い周波数による分解能の向上と、比較的浅い領域の探査に影響する送受信アンテナの形状と位置関係を見直すことにより高分解能な探査画像を取得可能とするという効果がある。   The exploration radar antenna according to the present invention has a transmission pulse width that is shorter than that of the conventional antenna, and also increases the reception frequency and improves the resolution due to a high frequency, and the shape and positional relationship of the transmission and reception antennas that affect the exploration of a relatively shallow region. By reviewing, it is possible to obtain a high-resolution exploration image.

本発明の実施形態に係る探査レーダ用アンテナの概要を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the outline | summary of the antenna for search radar which concerns on embodiment of this invention. 本発明に係る探査レーダ用アンテナを理解する上で参考となる従来構成である。It is the conventional structure which becomes a reference in understanding the antenna for search radars concerning the present invention. 本発明の実施形態に係る探査レーダ用アンテナと従来構成の探査レーダ用アンテナの位置関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the positional relationship of the antenna for search radars concerning embodiment of this invention, and the antenna for search radars of a conventional structure. 本発明の実施形態に係る探査レーダ用アンテナの送信アンテナと受信アンテナの間隔を設定する上で重要となる測定特性を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the measurement characteristic important in setting the space | interval of the transmission antenna of a search radar antenna and the receiving antenna which concern on embodiment of this invention. 従来アンテナと本実施形態の円形アンテナによる測定画像の比較結果を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the comparison result of the measurement image by the conventional antenna and the circular antenna of this embodiment. 従来の探査レーダ用アンテナの斜視図である。It is a perspective view of the conventional antenna for search radars. 従来の探査レーダ用アンテナの回路図である。It is a circuit diagram of the conventional antenna for search radars. 本発明の実施形態に係る探査レーダ用アンテナの正面図と部分拡大図である。It is the front view and partial enlarged view of the antenna for search radars concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る探査レーダ用アンテナの右側面図と部分拡大図である。It is the right view and partial enlarged view of the antenna for search radars concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る探査レーダ用アンテナの底面図と背面図である。It is the bottom view and back view of the antenna for search radars concerning the embodiment of the present invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

図１は埋設物探査装置１における探査レーダ用アンテナ１０とその周辺構成を示している。探査レーダ用アンテナ１０は所定の誘電率を有する基板上に、二つの円形エレメント導体を並べた円形アンテナを構成し、送信アンテナＡと並列に並べられた受信アンテナＢとを有している。また、送信アンテナＡと受信アンテナＢとはシールドケース２１，２２によってシールドされ、シールドがなされていない基板１７の裏面からレーダ波を送受信する。   FIG. 1 shows an exploration radar antenna 10 and its peripheral configuration in the buried object exploration device 1. The search radar antenna 10 comprises a circular antenna in which two circular element conductors are arranged on a substrate having a predetermined dielectric constant, and has a transmission antenna A and a reception antenna B arranged in parallel. Further, the transmitting antenna A and the receiving antenna B are shielded by the shield cases 21 and 22, and the radar waves are transmitted and received from the back surface of the substrate 17 that is not shielded.

パルサー２３はディレイライン１５と接続され、ディレイライン１５は送信アンテナＡに接続されている。パルサー２３は所定の繰り返し周期で発生されるパルス状のレーダ波を発生し、ディレイライン１５に出力する。ディレイライン１５からのレーダ波は送信アンテナＡを形成する二つの円形エレメント導体（１１，１２）に送られ、床又は壁面に放射される。   The pulsar 23 is connected to the delay line 15, and the delay line 15 is connected to the transmission antenna A. The pulsar 23 generates a pulsed radar wave generated at a predetermined repetition period and outputs it to the delay line 15. Radar waves from the delay line 15 are sent to the two circular element conductors (11, 12) forming the transmission antenna A, and are radiated to the floor or wall surface.

同様に受信アンテナＢは、ディレイライン１６と接続され、ディレイライン１６はサンプラー２４に接続されている。壁や床から戻ってきた反射波は受信アンテナＢを形成する円形エレメント導体（１３，１４）で受信され、ディレイライン１６を介してサンプラー２４にて受信されレーダ波発射から反射波の受信までの時間及び受信信号の位相により埋設物の状態を判別する。   Similarly, the receiving antenna B is connected to the delay line 16, and the delay line 16 is connected to the sampler 24. The reflected wave returned from the wall or floor is received by the circular element conductors (13, 14) forming the receiving antenna B, received by the sampler 24 via the delay line 16, and from the radar wave emission to the reception of the reflected wave. The state of the buried object is determined by the time and the phase of the received signal.

図２には、本実施形態の探査レーダ用アンテナ１０を理解する上で参考となる探査レーダ用アンテナ３０が示されている。図２の探査レーダ用アンテナ３０は、所定の誘電率を有する基板３７上に形成された送信アンテナＡ及び受信アンテナＢと送受信アンテナを覆うシールドケース（３５，３６）とを有している。各アンテナの給電点Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は、三角形エレメント導体の頂点部に設けられ、他の頂点は抵抗Ｒ１〜Ｒ８を介して他の三角形エレメント導体の他の頂点部に接続されると共に終端接続されている。   FIG. 2 shows an exploration radar antenna 30 that is helpful in understanding the exploration radar antenna 10 of the present embodiment. The exploration radar antenna 30 of FIG. 2 includes a transmission antenna A and a reception antenna B formed on a substrate 37 having a predetermined dielectric constant, and a shield case (35, 36) that covers the transmission / reception antenna. Each antenna feed point A1, A2, B1, B2 is provided at the apex of the triangular element conductor, and the other apex is connected to the other apex of the other triangular element conductor via resistors R1 to R8. Termination is connected.

本実施形態では、探査画像の分解能を向上させるために、パルサーのパルス幅を、例えば、従来の１ｎｓ（半値幅）からさらに短くすると共に、サンプラーの周波数帯域を例えば１ＧＨｚより高くした。特に、ハンディー型の埋設物探査装置では、深度が約１０ｃｍ程度の比較的浅い領域での分解能向上が望まれている。このため、浅い領域での分解能を向上させる方法の一つとして、送受信アンテナと探査する物標との見かけの角度を通常より狭め、浅い領域であっても鋭角的にレーダ波の送信と反射波の受信により実現する方法がある。   In this embodiment, in order to improve the resolution of the exploration image, the pulse width of the pulsar is further shortened from, for example, the conventional 1 ns (half-value width), and the frequency band of the sampler is made higher than, for example, 1 GHz. In particular, in a handy type buried object search apparatus, it is desired to improve the resolution in a relatively shallow region having a depth of about 10 cm. For this reason, one way to improve the resolution in shallow regions is to narrow the apparent angle between the transmitting and receiving antennas and the target to be probed from the usual angle, and even in shallow regions, the transmission and reflected waves of radar waves are acute. There is a method that is realized by the reception of.

図３は本実施形態の探査レーダ用アンテナ１０と従来構成の探査レーダ用アンテナ３０の位置関係を示している。送受信アンテナの電波強度はそのエレメント導体の面積に比例するため、所定の電波強度を得る為には、従来構成のような探査レーダ用アンテナ３０のような三角形エレメント導体の面積が必要でり、送受信アンテナ間の中心間距離は図３に示す距離ＬＡとなっていた。   FIG. 3 shows the positional relationship between the exploration radar antenna 10 of the present embodiment and the conventional exploration radar antenna 30. Since the radio field intensity of the transmission / reception antenna is proportional to the area of the element conductor, in order to obtain a predetermined radio field intensity, the area of the triangular element conductor such as the exploration radar antenna 30 as in the conventional configuration is required. The distance between the centers of the antennas was the distance LA shown in FIG.

そこで、送受信アンテナを近づけて配置するため、従来のボウ・タイ型アンテナから無終端型の丸アンテナに変更し、従来と同等レベルの電波強度を得る為にその直径を約４ｃｍとすることで、図３に示す距離ＬＢにすることが可能となった。このような無終端型の丸アンテナにすることにより、円形アンテナとアンテナに接続するためのコネクタとを有する構成部品の少ないアンテナとしている。   Therefore, in order to place the transmitting and receiving antennas close to each other, the conventional bow-tie type antenna is changed to an endless round antenna, and the diameter is about 4 cm in order to obtain a radio wave intensity equivalent to the conventional level, The distance LB shown in FIG. 3 can be set. By using such an endless round antenna, an antenna with few components including a circular antenna and a connector for connecting to the antenna is obtained.

なお、アンテナと同軸ケーブルとの平衡接続のために使用していたバランは、積分効果により鋭いパルスをなまらせる作用があることから、本実施形態の探査レーダ用アンテナ１０では、鋭いパルスにより探査分解能を高めるために、バランレスとしてそのままコネクタ１８に接続した。また、バランレスとしたことで、物標によっては、向かい合う送信アンテナと受信アンテナに正極と負極を同じ側に接続する形態や、異なるように接続する形態を切り替えて使用することで探査画像を鮮明にすることも可能である。   The balun used for balanced connection between the antenna and the coaxial cable has a function of smoothing a sharp pulse due to the integration effect. Therefore, the search radar antenna 10 of the present embodiment has a search resolution due to the sharp pulse. In order to increase this, the connector 18 was directly connected to the connector 18 as a balunless. In addition, because it is balunless, depending on the target, the exploration image can be clearly displayed by switching the form of connecting the positive and negative electrodes to the transmitting and receiving antennas facing each other on the same side or connecting them differently It is also possible to do.

図４は本実施形態の探査レーダ用アンテナ１０の送信アンテナと受信アンテナの間隔を設定する上で重要となる測定特性を示している。図４（Ａ）の横軸は送信アンテナと受信アンテナの間隔を示し、縦軸には不感帯の広さ、ダイレクトカップリングの大きさ及び要求される測定特性が示されている。一般的に送信アンテナ及び受信アンテナは所定の広がりを有していることから、図４（Ｂ）に示すように送信アンテナと受信アンテナの間隔が大きくなるに従い不感帯が大きくなる。   FIG. 4 shows measurement characteristics that are important in setting the interval between the transmitting antenna and the receiving antenna of the exploration radar antenna 10 of the present embodiment. In FIG. 4A, the horizontal axis indicates the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna, and the vertical axis indicates the width of the dead zone, the size of the direct coupling, and the required measurement characteristics. Since the transmission antenna and the reception antenna generally have a predetermined spread, the dead zone increases as the distance between the transmission antenna and the reception antenna increases as shown in FIG.

本実施形態にて要求される測定特性は、被測定対象の浅い領域における不感帯の減少及び探査画像の解像度が向上すると良い特性である。図４では、送信アンテナと受信アンテナの間隔ＬＢが狭いほど良い結果となるが、送信アンテナと受信アンテナの間隔を狭めると、送信アンテナから放出されるレーダ波を受信アンテナが直接受信することによる電波強度が増大（ダイレクトカップリング現象）が増大し、表面近傍の反射が増加することになる。   The measurement characteristics required in the present embodiment are good characteristics when the dead zone is reduced in the shallow region of the measurement target and the resolution of the search image is improved. In FIG. 4, the smaller the distance LB between the transmission antenna and the reception antenna, the better. However, when the distance between the transmission antenna and the reception antenna is narrowed, the radio wave generated by the reception antenna directly receiving the radar wave emitted from the transmission antenna. The intensity increases (direct coupling phenomenon), and reflection near the surface increases.

そこで、本実施形態では送信アンテナと受信アンテナそれぞれを二つの円形アンテナで構成し、送信アンテナから受信アンテナに直接伝達するダイレクトカップリング現象の影響と分解能との最良点を実験により求め、浅い領域における探査画像の解像度を確保すると共に、ダイレクトカップリングが測定に悪影響をあたえない程度で送信アンテナと受信アンテナとを近接（例えば、間隔を約１ｃｍ）して配置した。また、無終端型の円形アンテナを用いることにより、従来のボー・タイ型アンテナに比べて送受信アンテナを近接して配置することが可能となっている。   Therefore, in this embodiment, each of the transmission antenna and the reception antenna is composed of two circular antennas, and the best point of the effect and resolution of the direct coupling phenomenon that is directly transmitted from the transmission antenna to the reception antenna is experimentally determined. The resolution of the exploration image was ensured, and the transmitting antenna and the receiving antenna were arranged close to each other (for example, with an interval of about 1 cm) so that direct coupling would not adversely affect the measurement. In addition, by using an endless circular antenna, it is possible to arrange a transmitting / receiving antenna closer than a conventional bow-tie antenna.

図５は従来アンテナ（Ａ）と本実施形態の円形アンテナ（Ｂ）による探査画像の比較結果を示している。深さ約８ｃｍ、間隔約８ｃｍ，約５ｃｍ，約４ｃｍ，約３ｃｍとしてコンクリートに鉄筋を５本埋設した試験体を用いて探査画像を比較した。この試験体は、深さを基準として水平方向の間隔に基づいて、水平方向の分解能を評価するものである。   FIG. 5 shows a comparison result of the search images by the conventional antenna (A) and the circular antenna (B) of the present embodiment. The exploration images were compared using a test specimen in which five reinforcing bars were embedded in concrete with a depth of about 8 cm, an interval of about 8 cm, about 5 cm, about 4 cm, and about 3 cm. This test body evaluates the resolution in the horizontal direction based on the distance in the horizontal direction with reference to the depth.

図中、従来アンテナ（Ａ）では、水平分解能は約８ｃｍ間隔の鉄筋を識別することが困難であったが、本実施形態の円形アンテナ（Ｂ）では山形のエコーが分離して表示され、約５ｃｍ間隔の鉄筋まで識別することができ、従来アンテナに比べて高い水平分解能を有することが確認できた。   In the figure, with the conventional antenna (A), the horizontal resolution was difficult to identify the reinforcing bars with an interval of about 8 cm, but with the circular antenna (B) of the present embodiment, the chevron echoes were separated and displayed. Reinforcing bars with a spacing of 5 cm could be identified, and it was confirmed that they had higher horizontal resolution than conventional antennas.

以上、上述したように、本実施形態に係る探査レーダ用アンテナにより、比較的浅い領域の探査における高分解能な探査画像を取得することが可能となる。なお、本実施形態では円形アンテナを用いたが、給電点側だけ半円形または楕円形としても良いし、大小複数の円形を組み合わせた雪だるま形やおむすび形、円形と三角形の結合型、及び、円形と四角形の結合型でも比較的良好な結果を得ることが可能である。   As described above, the search radar antenna according to the present embodiment makes it possible to acquire a high-resolution search image in search of a relatively shallow area. Although the circular antenna is used in this embodiment, only the feeding point side may be a semicircular shape or an elliptical shape, a snowman shape or a rice ball shape combining a plurality of large and small circles, a circular and triangular combination type, and a circular shape. Relatively good results can be obtained even with a square and a combined type.

なお、本実施形態の物品である探査レーダ用アンテナは円形エレメント導体の形状、模様、色彩等に特徴があることから、その特徴についても述べる。図８は本実施形態に係る探査レーダ用アンテナの正面図とコネクタの部分拡大図である。本物品は、車輪を有するハンディー型埋設物探査装置の底面部に装着される平面アンテナ給電素子であり、例えば、床や壁面内部状況を測定するため、床や壁面に沿ってその内部を探査するものである。なお、本実施形態の円形アンテナはハンディー型埋設物探査装置の底面に装着され、アンテナ基板の大きさは幅約１２ｃｍ、長さ約１５ｃｍ程度、厚さ約２ｍｍ程度である。   The exploration radar antenna, which is an article of this embodiment, is characterized by the shape, pattern, color, etc. of the circular element conductor. FIG. 8 is a front view of a survey radar antenna according to the present embodiment and a partially enlarged view of a connector. This article is a planar antenna feeding element mounted on the bottom of a handy type buried object exploration device having wheels, for example, for exploring the interior along the floor or wall surface in order to measure the internal situation of the floor or wall surface. is there. The circular antenna of this embodiment is mounted on the bottom surface of the handy type buried object searching device, and the size of the antenna substrate is about 12 cm wide, about 15 cm long, and about 2 mm thick.

図９は本実施形態の探査レーダ用アンテナの右側面図とコネクタの部分拡大図である。なお、右側面図は左側面図と対称に表れる為、省略した。   FIG. 9 is a right side view of the exploration radar antenna of this embodiment and a partially enlarged view of the connector. Note that the right side view is omitted because it appears symmetrically with the left side view.

図１０は本実施形態の探査レーダ用アンテナの底面図と背面図である。探査レーダ用アンテナの背面は床や壁面等と接触する場合があり、表面を保護するために黒色のシルク印刷又は黒色塗装が施されている。   FIG. 10 is a bottom view and a rear view of the exploration radar antenna of this embodiment. The back surface of the radar for exploration radar may come into contact with the floor, wall surface, etc., and black silk printing or black coating is applied to protect the surface.

本発明に係る探査レーダ用アンテナは、無終端型の円形アンテナである送信用アンテナと受信用アンテナとして埋設物探査装置に利用することが可能である。   The exploration radar antenna according to the present invention can be used in a buried object exploration device as a transmitting antenna and a receiving antenna, which are endless circular antennas.

１ 埋設物探査装置、１０，３０ 探査レーダ用アンテナ、１１，１２，１３，１４ 円形エレメント導体、１５，１６ ディレイライン、１７，３７ 基板、１８ コネクタ、２１，２２，３５，３６ シールドケース、２３ パルサー、２４ サンプラー、３８，３９ バラン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Embedded object exploration device, 10, 30 Search radar antenna, 11, 12, 13, 14 Circular element conductor, 15, 16 Delay line, 17, 37 Substrate, 18 Connector, 21, 22, 35, 36 Shield case, 23 Pulsar, 24 sampler, 38,39 balun.

Claims (4)

送信アンテナと受信アンテナとを有する探査レーダ用アンテナにおいて、
送信アンテナと受信アンテナは、予め決められた誘電率を有するアンテナ基板上に設けられ、それぞれ二つ並べて配置された円形のエレメント導体に接続されたコネクタを有する無終端型の円形アンテナであり、
隣り合う送信アンテナと受信アンテナは、探査する被測定対象の表面に近い部位における解像度を向上させるため、送信アンテナと受信アンテナとの間隔を狭めてアンテナ基板上に配置されたことを特徴とする探査レーダ用アンテナ。 In an exploration radar antenna having a transmission antenna and a reception antenna,
The transmitting antenna and the receiving antenna are endless circular antennas each having a connector connected to a circular element conductor that is provided on an antenna substrate having a predetermined dielectric constant and arranged side by side,
An adjacent transmitting antenna and a receiving antenna are arranged on an antenna board with a small distance between the transmitting antenna and the receiving antenna in order to improve the resolution in a portion near the surface of the measurement target to be searched. Radar antenna. 請求項１に記載の探査レーダ用アンテナにおいて、
二つ並べて配置された円形のエレメント導体に設けられた給電点はバランレスで構成されることを特徴とする探査レーダ用アンテナ。 The survey radar antenna according to claim 1,
2. An exploration radar antenna characterized in that a feed point provided on two circular element conductors arranged side by side is constituted by a balunless. 請求項２に記載の探査レーダ用アンテナにおいて、
それぞれ二つの円形のエレメント導体によって構成される送信アンテナと受信アンテナとに接続される信号の極性を同極接続又は反転接続したことを特徴とする探査レーダ用アンテナ。 In the exploration radar antenna according to claim 2,
An exploration radar antenna characterized in that the polarities of signals connected to a transmitting antenna and a receiving antenna each composed of two circular element conductors are connected in the same polarity or inversion. 請求項２に記載の探査レーダ用アンテナにおいて、
二つ並べて配置された円形のエレメント導体によって構成される送信アンテナと受信アンテナは無終端型のアンテナであることを特徴とする探査レーダ用アンテナ。 In the exploration radar antenna according to claim 2,
An antenna for an exploration radar characterized in that a transmitting antenna and a receiving antenna constituted by two circular element conductors arranged side by side are endless antennas.
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