JPH08271642A - Underground radar apparatus - Google Patents
Underground radar apparatusInfo
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- JPH08271642A JPH08271642A JP7069544A JP6954495A JPH08271642A JP H08271642 A JPH08271642 A JP H08271642A JP 7069544 A JP7069544 A JP 7069544A JP 6954495 A JP6954495 A JP 6954495A JP H08271642 A JPH08271642 A JP H08271642A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、地中レーダ装置に関
し、更に詳細には、地中埋設物や空洞部分などの探査を
行うことができるマイクロ波を使用した地中レーダ装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underground radar device, and more particularly to an underground radar device using a microwave capable of conducting a search for an underground buried object or a cavity. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、地中埋設物の探査にマイクロ波を
用いたレーダ（以下地中レーダという）装置を使用する
ことは周知である。ところでレーダによって埋設物を検
出する従来の方法は、図11に示すようにアンテナ部３の
送・受信面４をほぼ一定の高さに保持し、送信アンテナ
１から地表Ｓに向かって垂直上方から電波を放射し、地
表Ｓから垂直上方に向かう反射波を受信アンテナ２が受
信しながら水平に移動（走査）させるように操作してい
た。このように操作して、アンテナ部３が目標物５の垂
直上方を通過すると、受信アンテナ２に到達する信号強
度が変動し、目標物５の存在を確認することができる。2. Description of the Related Art Conventionally, it has been well known to use a radar (hereinafter referred to as an underground radar) device that uses microwaves to search for an underground buried object. By the way, according to the conventional method of detecting an embedded object by a radar, as shown in FIG. 11, the transmitting / receiving surface 4 of the antenna unit 3 is maintained at a substantially constant height, and the transmitting antenna 1 is vertically directed from above toward the ground surface S. The reception antenna 2 emits a radio wave and moves horizontally (scans) while the reception antenna 2 receives a reflected wave traveling vertically upward from the ground surface S. When the antenna section 3 passes vertically above the target object 5 by operating in this way, the signal intensity reaching the receiving antenna 2 fluctuates, and the existence of the target object 5 can be confirmed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、地表Ｓから
の前記送・受信面４の高さｈは、通常５ｃｍ程度が限度
とされ、これ以上離れると探査精度が大幅に低下する。
ところで手でレーダ装置を保持して探査すると、目標地
点のすぐ近くまで接近しないと探査できないという問題
がある。そこで、車両から腕を突出させ、その先に地上
高を調節可能にレーダ装置を取り付けると、探査能率は
向上させることができる反面、地表の凹凸の多い場所で
は一々レーダ装置の地上高を調節しなければならず、前
記と同様に探査能率が大幅に低下するという問題があ
る。By the way, the height h of the transmitting / receiving surface 4 from the ground surface S is usually limited to about 5 cm.
By the way, when carrying out a search while holding the radar device by hand, there is a problem that the search cannot be performed unless the target point is brought close to. Therefore, if the arm is projected from the vehicle and a radar device is attached to the tip of the arm so that the ground height can be adjusted, the search efficiency can be improved, but on the other hand, the ground height of the radar device can be adjusted one by one in places with many irregularities on the ground surface. Therefore, there is a problem that the exploration efficiency is significantly reduced as in the above case.
【０００４】本発明は、以上の問題に着目してなされた
ものであり、埋設物を離れた場所から、しかも車両に搭
載しても所定の探査精度を保持できる地中レーダ装置を
提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and provides an underground radar device capable of maintaining a predetermined search accuracy even if the buried object is located at a remote place and is mounted on a vehicle. It is an object.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するこ
めの本発明の地中レーダ装置の構成は、台車に設けた取
付け角調節装置にマイクロ波のアンテナ部を取り付け、
アンテナ部の送信アンテナから放射する電波の放射方向
が目標地点に向けて斜め方向であり、且つ目標地点の地
表に対する偏波方向が垂直方向となるように、アンテナ
部の向きを調節し、前記アンテナ部の受信アンテナが、
放射した電波の反射波を受信するようにしたものであ
る。In order to achieve the above object, the structure of an underground radar device of the present invention is such that a microwave antenna section is attached to a mounting angle adjusting device provided on a carriage,
The direction of the antenna section is adjusted so that the radiation direction of the radio wave radiated from the transmitting antenna of the antenna section is oblique to the target point and the polarization direction with respect to the ground surface of the target point is vertical, Part of the receiving antenna
It is designed to receive reflected waves of radiated radio waves.
【０００６】前記台車には特に限定はなく、例えば自動
車などの車両、人力で押し・曳きする車などであり、こ
れらの台車に直接取り付けてもよく、支持腕の先に取付
け角調節装置を取り付けることもできる。地表面に対す
るマイクロ波の入射角をθ、電波の入射地点の地表面に
対して垂直方向の偏波（以下垂直偏波という）の反射率
をＫｐ、電波の入射地点の地面に対して水平方向の偏波
（以下水平偏波という）の反射率をＫｈで表し、θに対
するＫｐ，Ｋｈの変化を、土の空気に対する比誘電率
ε′を１０とした場合について求めると図１に示す結果
が得られる。The dolly is not particularly limited, and may be, for example, a vehicle such as an automobile or a car that is pushed and towed by human power. It may be directly attached to these dollies, or an attachment angle adjusting device may be attached to the tip of the support arm. You can also The angle of incidence of microwaves on the ground surface is θ, the reflectance of polarized waves in the direction perpendicular to the ground surface at the incident point of radio waves (hereinafter referred to as vertical polarization) is Kp, and the direction is horizontal to the ground at the incident point of radio waves. The reflectance of the polarized wave (hereinafter referred to as horizontal polarized wave) is represented by Kh, and the change in Kp and Kh with respect to θ is obtained for the case where the relative permittivity ε ′ of soil to air is 10, and the result shown in FIG. can get.
【０００７】図１から理解されるとおり垂直偏波の反射
率Ｋｐは、入射角θが１７．５°のときにゼロとなるの
に対し、水平偏波の反射率Ｋｈは約０．２８以下にはな
らない。なお反射波がゼロになる前記入射角を、以下本
明細書において、ブルースター角といいθB で表すこと
にする。したがって、同じ入射角θに対する両者の差
（Ｋｈ−Ｋｐ）は、図２に示すようにブルースター角θ
B で最大となり、その前後で急速に小さくなる曲線を描
いて変化し、常に垂直偏波がＫｈ−Ｋｐだけ透過率が高
いことを示している。As can be seen from FIG. 1, the reflectance Kp of vertically polarized waves becomes zero when the incident angle θ is 17.5 °, while the reflectance Kh of horizontally polarized waves is about 0.28 or less. It doesn't. The incident angle at which the reflected wave becomes zero is hereinafter referred to as Brewster's angle and is represented by θ B. Therefore, the difference (Kh-Kp) between the two with respect to the same incident angle θ is as shown in FIG.
It becomes maximum at B and changes in a curve that decreases rapidly before and after that, indicating that vertical polarization always has high transmittance by Kh-Kp.
【０００８】いま、送信アンテナの電界をＥT （ベクト
ル）で、また受信アンテナの電界をＥR （ベクトル）
で、また、信号成分（ゲイン）を <ＥR,ＥT > で、それ
ぞれ表わし、メインローブ、サイドローブ全てのゲイン
をTOTAL<ＥR,ＥT > と表すと、（※：ＥR,ＥT 等は文章
中に入りますので、表現はご了解頂いたままにします
が、数式は見にくくなるので、イメージ入力に切り換え
ます）Now, the electric field of the transmitting antenna is E T (vector), and the electric field of the receiving antenna is E R (vector).
In, also the signal components (gain) <E R, E T>, the expressed respectively, the main lobe, all the gain sidelobe TOTAL <E R, E T> expressed as, (※: E R, E T is a sentence
I will enter inside, so I will leave the expression as you understand
However , since the mathematical formula becomes difficult to read, switch to image input.
Masu)
【０００９】[0009]
【数１】 で表すことができる。数１を図式的に示すと、図２のＭ
Ｌ部分のハッチングがＭＬ< ＥR,ＥT > に相当し、ＳＬ
で示した部分（２か所) のハッチングがＳＬ< Ｅ R,ＥT
> に相当する。したがって、本発明を実施する際にも、
サイドローブＳＬの電波強度の低い、即ち効率のよい送
信アンテナを選んで使用するようにする必要がある。こ
のようなアンテナを使用すると、[Equation 1]Can be represented by A schematic representation of Equation 1 shows M in FIG.
The hatching of the L part is ML <ER,ET> Is equivalent to SL
The hatching in the part (2 places) marked with is SL <E R,ET
Is equivalent to>. Therefore, when carrying out the present invention,
The side lobe SL has low radio field intensity, that is, efficient transmission.
It is necessary to select and use the receiving antenna. This
With an antenna like
【００１０】[0010]
【数２】 となり、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。前記説明
のとおり本発明は、メインローブの軸方向を地表に対し
て２０°前後に傾けてマイクロ波を放射すので、サイド
ローブの軸方向が地表に向いて放射されるおそれが高
い。したがって、本発明に使用するアンテナは、前記Ｅ
T とＥRとが直交するアンテナを使用することが望まし
い。[Equation 2] Therefore, the S / N ratio can be increased. As described above, in the present invention, the microwave is radiated by inclining the axial direction of the main lobe about 20 ° with respect to the ground surface, so that the axial direction of the side lobe is likely to be radiated toward the ground surface. Therefore, the antenna used in the present invention is
It is desirable to use an antenna in which T and E R are orthogonal.
【００１１】本発明の使用しうるアンテナとしは、例え
ば、送信アンテナは、平面偏波のマイクロ波を放射する
アンテナであれば特に限定されない。好ましいアンテナ
として、ヘリカルアンテナ、八木アンテナ、マイクロス
トリップスロットアンテナなどがある。また、受信アン
テナは、送信アンテナと同様のものを使用することがで
きる。また、前記ブルースター角θB は、ブルースター
の法則から誘導される次の数式１によって与えられる。The antenna that can be used in the present invention is not particularly limited as long as the transmitting antenna is an antenna that radiates a plane-polarized microwave. Preferred antennas include a helical antenna, a Yagi antenna, a microstrip slot antenna, and the like. Further, as the receiving antenna, the same one as the transmitting antenna can be used. Further, the Brewster angle θ B is given by the following Equation 1 derived from Brewster's law.
【００１２】[0012]
【数３】 但し、ｎは相対屈折率を表し、次の数４によって与えら
れる。(Equation 3) However, n represents a relative refractive index, and is given by the following equation 4.
【００１３】[0013]
【数４】 ところで、土の比誘電率ε′の値は、砂や乾いた土が通
常４〜５程度であり、湿った土や深い部分の土が通常８
〜１２程度である。図３に比誘電率ε′が３〜１０の場
合のブルースター角θB を数３から求めた値を示す。送
・受信アンテナの地上高には特に限定はないが、装置取
り付けその他の制約から少なくとも３０ｃｍとすること
が好ましい。[Equation 4] By the way, the value of the relative permittivity ε ′ of soil is usually about 4 to 5 for sand or dry soil, and is usually 8 for wet soil or deep soil.
It is about -12. FIG. 3 shows the values obtained from the equation 3 for the Brewster angle θ B when the relative permittivity ε ′ is 3 to 10. The ground height of the transmitting / receiving antenna is not particularly limited, but it is preferable to be at least 30 cm from the viewpoint of device installation and other restrictions.
【００１４】埋設物を探査する現場は、必ずしも平坦で
はなく、放射した電波が地表に達する地点の入射角を遠
方から視認することは極めて困難である。したがって、
電波と同時に、同じ方向に可視光線（好ましくはレーザ
ー光）を同時に照射し、照明により電波の到達地点と偏
波方向を表示させることができる。電波を放射すると、
放射方向以外の方向の洩れ電波が発生する。したがって
これらの洩れ電波による地表からの反射波や、地表の粗
さに起因する不要な反射波の受信を避けることは困難で
ある。これらの反射波は、垂直偏波成分と、水平偏波成
分とが、互いに相殺する方向にあるようにさせて、送・
受信アンテナを、互いに相殺させて両成分の差ｄを目標
物からの反射波強度に比べて非常に小さくするように構
成し、シグナル／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を大きい値、即ち
検出精度をよくすることができる。本発明の地中レーダ
装置は、通常の地中埋設物の他、例えばコンクリートス
ラブの下の埋設物探査などの場合にも使用することが可
能である。The site for exploring the buried object is not always flat, and it is extremely difficult to visually recognize the incident angle at the point where the radiated radio wave reaches the ground surface from a distance. Therefore,
At the same time as the radio wave, visible light (preferably laser light) is simultaneously emitted in the same direction, and the arrival point of the radio wave and the polarization direction can be displayed by illumination. When emitting radio waves,
Leakage radio waves are generated in directions other than the radiation direction. Therefore, it is difficult to avoid reception of reflected waves from the ground surface due to these leaked radio waves and unnecessary reflected waves due to the roughness of the ground surface. These reflected waves are transmitted by causing the vertically polarized component and the horizontally polarized component to cancel each other.
The receiving antennas are configured to cancel each other so that the difference d between the two components becomes very small compared to the reflected wave intensity from the target object, and the signal / noise ratio (S / N) is set to a large value, that is, detection accuracy. You can do well. The ground-penetrating radar device of the present invention can be used not only for ordinary ground-buried objects, but also for, for example, exploration of buried objects under a concrete slab.
【００１５】[0015]
【作用】前記数３から算出される入射角θB の方向から
放射された電波の垂直偏波成分（即ち電界が地面に対し
て垂直である場合）は、理想状態では入射エネルギーの
全てが透過波となって地中を伝播する。よって、前記入
射角及び偏波方向を調節可能にしたアンテナを台車に搭
載する前記手段は、送信アンテナから放射する電波を、
数３から算出したブルースター角θB で、しかも偏波方
向を入射地点における垂直方向に一致させながら、目標
地域を探査することができる。したがって、離れた地点
から精度よく埋設物を探査することが可能となる。In the ideal state, all of the incident energy is transmitted as the vertically polarized component of the radio wave radiated from the direction of the incident angle θ B calculated from Equation 3 (that is, when the electric field is perpendicular to the ground). It becomes a wave and propagates in the ground. Therefore, the means for mounting the antenna on which the incident angle and the polarization direction can be adjusted on the trolley, the radio wave radiated from the transmission antenna,
The target area can be searched with the Brewster angle θ B calculated from Equation 3 and while the polarization direction is aligned with the vertical direction at the incident point. Therefore, it becomes possible to accurately search the buried object from a distant point.
【００１６】[0016]
【実施例】以下添付の図面を参照して一実施例により本
発明を具体的に説明する。本実施例の地中レーダ装置
は、図４に示すように、電波放射方向が地表Ｓに対して
ブルースター角θB となるように、アンテナ部３を取付
け角調節装置６を介して台車７に取付けたものである。
なお図４には、地中レーダ装置に必要な他の部材を省略
して記載した。前記台車７は人力で押し・曳きして移動
するものであってもよく、また自動車などの車両であっ
てもよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 4, the underground radar device according to the present embodiment mounts the antenna unit 3 via the mounting angle adjusting device 6 so that the radio wave radiation direction becomes the Brewster angle θ B with respect to the ground surface S. It is attached to.
In FIG. 4, other members necessary for the ground radar device are omitted. The dolly 7 may be pushed and towed by human power to move, or may be a vehicle such as an automobile.
【００１７】本実施例に使用したアンテナは、送信アン
テナの電界ＥT と受信アンテナの電界とが直交するアン
テナを使用した。即ち、前記アンテナ部３の送信アンテ
ナ１及び受信アンテナ２は、図５に示すとおり、いずれ
もヘリカルアンテナ８を２個並列に配置し、パワースプ
リッタ９を介してそれぞれのアンテナにマイクロ波信号
を与え、それぞれのヘリカルアンテナ８から反対方向に
偏波する円偏波を放射させることにより直線偏波10を発
生させるようにした。As the antenna used in this embodiment, an antenna in which the electric field E T of the transmitting antenna and the electric field of the receiving antenna are orthogonal to each other is used. That is, as shown in FIG. 5, each of the transmitting antenna 1 and the receiving antenna 2 of the antenna unit 3 has two helical antennas 8 arranged in parallel, and gives a microwave signal to each antenna via a power splitter 9. The linearly polarized wave 10 is generated by radiating circularly polarized waves polarized in opposite directions from the respective helical antennas 8.
【００１８】そして、図６に示すように、ヘリカルアン
テナ８を平行配置した送信アンテナ１の電界ＥT （ベク
トル）を地表Ｓに対する角度を４５°に傾け、同様にヘ
リカルアンテナ８を平行配置した受信アンテナ２の電界
ＥR （ベクトル）を地表Ｓに対して１３５°（したがっ
てＥT とＥR とは直交する）に傾けて取り付け、地表面
の反射波を除去するようにした。いま、受信アンテナ２
で得られる信号をｄとするとし、電界ＥT,電界ＥR それ
ぞれの水平成分Ｈ及び垂直成分ＰをＥT-P,ＥT-H,ＥR-P,
ＥR-H で表すと、Then, as shown in FIG. 6, the electric field E T (vector) of the transmitting antenna 1 in which the helical antenna 8 is arranged in parallel is inclined at an angle of 45 ° with respect to the ground surface S, and similarly, the receiving in which the helical antenna 8 is arranged in parallel. The electric field E R (vector) of the antenna 2 was attached at an angle of 135 ° with respect to the ground surface S (hence, E T and E R are orthogonal to each other), and the reflected wave on the ground surface was removed. Now receiving antenna 2
Letting d be the signal obtained in step E , the horizontal component H and vertical component P of the electric field E T and electric field E R are E TP, E TH, E RP,
Expressed as E RH ,
【００１９】[0019]
【数５】 前記説明のように、送信アンテナ１及び受信アンテナ２
はエレメントが互いに直交しているので、(Equation 5) As described above, the transmitting antenna 1 and the receiving antenna 2
, The elements are orthogonal to each other, so
【００２０】[0020]
【数６】 であるから、数５は、(Equation 6) Therefore, the number 5 is
【００２１】[0021]
【数７】 が得られる。ところで、アンテナに対する地表Ｓの広が
りの対称性から、 （垂直偏波成分の信号）≒（水平偏波成分の信号） が成り立ち、即ちｄ≒０となるのでサイドローブからの
信号を消すことができる。(Equation 7) Is obtained. By the way, from the symmetry of the spread of the ground surface S with respect to the antenna, (vertical polarization component signal) ≈ (horizontal polarization component signal) holds, that is, d≈0, so that the signal from the side lobe can be erased. .
【００２２】ところでアンテナ部３の位置から離れた目
標地点（少なくとも数ｍ先）に電波を放射する場合に、
アンテナ部３の位置で地表に対してブルースター角θB
となる方向に電波を発信しても、建設現場や原野などで
は目標地点でブルースター角θB となるとは限らない。
本実施例では以下図８，９に示す手段を採用した。図８
は、目標地点の地表Ｓに対して、偏波方向が垂直にであ
るか否かも検出するものであり、レーザー放射装置（図
示せず）から放射したレーザビーム11を、送信アンテナ
（図示せず）の偏波方向を向くスリットを通して放射す
るか又は一定の方向に所定幅で振らせて帯状のビームと
して放射した。By the way, when a radio wave is radiated to a target point (at least several meters away) from the position of the antenna unit 3,
Brewster's angle θ B with respect to the ground at the position of antenna section 3
Even if the radio wave is transmitted in the direction of, the Brewster's angle θ B does not necessarily become the target point at the construction site or the wilderness.
In this embodiment, the means shown in FIGS. FIG.
Also detects whether or not the polarization direction is vertical to the ground surface S at the target point. The laser beam 11 emitted from the laser emitting device (not shown) is transmitted to a transmitting antenna (not shown). ) Is emitted through a slit that faces the polarization direction, or is swung with a predetermined width in a certain direction and emitted as a band-shaped beam.
【００２３】もし、地表Ｓに対してスリットの方向が傾
いている（図８のＢ）場合に、レーザビーム11が地表Ｓ
上に描く投影を放射地点（アンテナ位置）から見ると、
図８のＡに示すように、放射方向に対して斜めの線12の
ようになり、偏波方向が目標地点の地表Ｓに対して垂直
でないことが分かる。また図９は、目標地点の地表Ｓに
対して、入射角がブルースター角θB 近傍であるか否か
も検出するものであり、レーザー放射装置（図示せず）
から放射したレーザービーム13は、目標地点の地表に対
してブルースター角θB で入射すると、レーザー放射位
置から見て、縦方向の長さと横方向の長さが一致して見
える（地表Ｓ上の投影は図９のＢに放射方向に長い楕円
状14となる）ような楕円形状14のレーザービーム13とな
るように放射した。なお、前記楕円状14は別の図形でも
文字でもよい。If the direction of the slit is inclined with respect to the ground surface S (B in FIG. 8), the laser beam 11 is emitted from the ground surface S.
Looking at the projection drawn from the radiation point (antenna position),
As shown in A of FIG. 8, it becomes a line 12 oblique to the radiation direction, and it can be seen that the polarization direction is not perpendicular to the ground surface S at the target point. Further, FIG. 9 also detects whether or not the incident angle with respect to the ground surface S at the target point is near Brewster's angle θ B , and a laser emitting device (not shown).
When the laser beam 13 emitted from the laser beam is incident on the ground surface of the target point at a Brewster's angle θ B , the vertical length and the horizontal length appear to be the same when viewed from the laser emission position (on the ground surface S). Was projected to form an elliptical laser beam 13 having an elliptical shape 14 which is long in the radial direction in FIG. 9B. The elliptical shape 14 may be another figure or character.
【００２４】したがって、図９のＡのように下り傾斜の
場合には、地表Ｓの投影は図９のＢの場合より縦方向に
長い楕円状15となり、レーザー放射装置の位置から見る
と縦方向に長い楕円に見える。また、図９のＣのように
上り傾斜の場合には、地表Ｓの投影は図９のＢの場合よ
り縦方向に短い楕円状16となり、レーザー放射装置の位
置から見ると横に長い楕円に見える。したがって、入射
角がブルースター角θB に一致しているか否かを離れた
場所から確認することができる。図10に示すアンテナ
は、図６に示す送信アンテナ１の中心軸線と受信アンテ
ナ２の中心軸線とを一致させたた変形例である。Therefore, in the case of a downward slope as in FIG. 9A, the projection of the ground surface S is an ellipse 15 which is longer in the vertical direction than in the case of FIG. 9B, and when viewed from the position of the laser emitting device, it is in the vertical direction. It looks like a long ellipse. Further, in the case of an upslope as shown in FIG. 9C, the projection of the ground surface S becomes an elliptical shape 16 which is shorter in the vertical direction than in the case of B in FIG. 9, and when viewed from the position of the laser emitting device, it becomes a horizontally long ellipse. appear. Therefore, whether or not the incident angle matches the Brewster's angle θ B can be confirmed from a distant place. The antenna shown in FIG. 10 is a modification in which the central axis of the transmitting antenna 1 and the central axis of the receiving antenna 2 shown in FIG. 6 are aligned.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したとおり本発明の地中レーダ
装置は、前記説明のブルースター角と偏波方向とを調節
したマイクロ波を地表に向けて放射できるようにアンテ
ナを調節可能に台車に取り付ける構成としたので、目標
地点の地表に対して偏波方向が垂直の電波を、ブルース
ター角θB で放射することができ、高い精度で離れた地
点から埋設物の探査を行うことができる。したがって何
らかの理由で、埋設物に近づいて探査できない場合の探
査効率を著しく向上させることができる。As described above, the underground radar device of the present invention has a trolley with an adjustable antenna so that a microwave having the Brewster's angle and the polarization direction adjusted as described above can be radiated toward the surface of the earth. Since it is configured to be attached, radio waves whose polarization direction is perpendicular to the ground surface of the target point can be radiated at Brewster's angle θ B , and buried objects can be searched from a distant point with high accuracy. . Therefore, for some reason, it is possible to remarkably improve the exploration efficiency in the case where the exploration cannot be performed by approaching the buried object.
【図１】本発明の作用を説明するためのグラフ図であ
り、横軸が電波の入射角θを表し、縦軸が垂直偏波の反
射率Ｋｐ及び水平偏波の反射率Ｋｈを表している。FIG. 1 is a graph for explaining the operation of the present invention, in which the horizontal axis represents the incident angle θ of radio waves and the vertical axis represents the reflectance Kp of vertical polarization and the reflectance Kh of horizontal polarization. There is.
【図２】図１のθ−（Ｋｈ−Ｋｐ）特性を示すグラフ図
である。FIG. 2 is a graph showing the θ- (Kh-Kp) characteristic of FIG.
【図３】比誘電率ε′とブルースター角θB との関係を
示したグラフ図である。FIG. 3 is a graph showing the relationship between relative permittivity ε ′ and Brewster's angle θ B.
【図４】本発明の実施例による地中レーダ装置の概要説
明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of an underground radar device according to an embodiment of the present invention.
【図５】図４に使用するアンテナの構成の説明図であ
る。5 is an explanatory diagram of a configuration of an antenna used in FIG.
【図６】図５に示すアンテナの特性説明図である。6 is a characteristic explanatory view of the antenna shown in FIG.
【図７】洩れ電波や不整地表からの乱反射による反射波
が発生する場合の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram in the case where a leaked radio wave or a reflected wave due to irregular reflection from an irregular surface is generated.
【図８】図４に示す電波の偏波方向が目標地点に対して
垂直であるか否かを識別する手段を説明する斜視図であ
る。8 is a perspective view illustrating a means for identifying whether or not the polarization direction of the radio wave shown in FIG. 4 is perpendicular to the target point.
【図９】図４に示す電波の偏波方向が目標地点の入射角
がブルースター角θB であるか否かを識別する手段を説
明する斜視図である。9 is a perspective view for explaining a means for identifying whether or not the incident angle at the target point in the polarization direction of the radio wave shown in FIG. 4 is Brewster's angle θ B.
【図10】図６に示すアンテナの変形例である。FIG. 10 is a modification of the antenna shown in FIG.
【図11】従来例による地中レーダによる探査方法の説明
図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an exploration method using an underground radar according to a conventional example.
１ 送信アンテナ ２ 受信アンテナ ３ アンテナ部 ５ 目標物 ６ 取付け角調節装置 ７ 台車 10 直線偏波 ＥR 受信側の電界 ＥT 送信側の電界 Ｋh 水平偏波の反射
率 Ｋp 垂直偏波の反射率 Ｓ 地表 ε′土の比誘電率 θ 入射角 θB ブルースター角 符号リスト（出願時には削除します） 送信アンテナ１ 受信アンテナ２ アンテナ部３ 送・受信面４ 埋設物５ 取付け角調節装
置６ 台車７ ヘリカルアンテ
ナ８ パワースプリッタ９ 直線偏波10 レーザビーム11 斜めの線12 レーザービーム13 楕円形状14 差ｄ 電界ＥR 電界ＥT 高さｈ 反射率Ｋｈ 反射率Ｋｐ 洩れ電波Ｌ 物体Ｏ 地表Ｓ 信号／ノイズ比
（Ｓ／Ｎ） 比誘電率ε′ 入射角θ ブルースター角θB 1 transmitting antenna 2 receiving antenna 3 antenna section 5 target 6 mounting angle adjusting device 7 carriage 10 linearly polarized E field E T sender R recipient field Kh horizontally polarized reflectance S reflectance Kp vertically polarized Ground surface ε'Relative permittivity of soil θ Incident angle θ B Brewster angle Code list (Deleted at the time of application) Transmission antenna 1 Reception antenna 2 Antenna section 3 Transmission / reception surface 4 Buried object 5 Mounting angle adjustment device 6 Cart 7 Helical Antenna 8 Power splitter 9 Linearly polarized wave 10 Laser beam 11 Oblique line 12 Laser beam 13 Elliptical shape 14 Difference d Electric field E R Electric field E T Height h Reflectivity Kh Reflectivity Kp Leakage radio wave L Object O Ground surface S Signal / noise ratio (S / N) Dielectric constant ε ′ Incident angle θ Brewster angle θ B
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成８年３月１４日[Submission date] March 14, 1996
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１１[Correction target item name] 0011
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１１】本発明の使用しうるアンテナとしては、例
えば、送信アンテナは、平面偏波のマイクロ波を放射す
るアンテナであれば特に限定されない。好ましいアンテ
ナとして、ヘリカルアンテナ、八木アンテナ、マイクロ
ストリップスロットアンテナなどがある。また、受信ア
ンテナは、送信アンテナと同様のものを使用することが
できる。また、前記ブルースター角θＢは、ブルースタ
ーの法則から誘導される次の数式３によって与えられ
る。[0011] In an antenna that may be used in the present invention, for example, transmit antennas is not particularly limited as long as an antenna for radiating microwaves of plane-polarized wave. Preferred antennas include a helical antenna, a Yagi antenna, a microstrip slot antenna, and the like. Further, as the receiving antenna, the same one as the transmitting antenna can be used. Further, the Brewster angle θ B is given by the following Equation 3 derived from Brewster's law.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１２[Correction target item name] 0012
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１２】[0012]
【数３】θ Ｂ ＝ｃｏｔ−１ｎ 但し、ｎは相対屈折率を表し、次の数４によって与えら
れる。Equation 3] θ B = cot -1 n Here, n represents the relative refractive index is given by the following equation 4.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１３[Correction target item name] 0013
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１３】[0013]
【数４】 ところで、土の比誘電率ε′の値は、砂や乾いた土が通
常４〜５程度であり、湿った土や深い部分の土が通常８
〜１２程度である。図３に比誘電率ε′が３〜１０の場
合のブルースター角θＢを数３から求めた値を示す。送
・受信アンテナの地上高には特に限定はないが、装置取
り付けその他の制約から少なくとも３０ｃｍとすること
が好ましい。[Equation 4] By the way, the value of the relative permittivity ε ′ of soil is usually about 4 to 5 for sand or dry soil, and is usually 8 for wet soil or deep soil.
It is about -12. FIG. 3 shows the values obtained from the equation 3 for the Brewster angle θ B when the relative permittivity ε ′ is 3 to 10. The ground height of the transmitting / receiving antenna is not particularly limited, but it is preferable to be at least 30 cm from the viewpoint of device installation and other restrictions.
Claims (2)
ロ波のアンテナ部を取り付け、アンテナ部の送信アンテ
ナから放射する電波の放射方向が目標地点に向けて斜め
方向であり、且つ目標地点の地表に対する偏波方向が垂
直方向となるように、アンテナ部の向きを調節し、前記
アンテナ部の受信アンテナが、放射した電波の反射波を
受信するようにした地中レーダ装置。1. A microwave antenna unit is attached to a mounting angle adjusting device provided on a trolley, and a radiation direction of a radio wave emitted from a transmitting antenna of the antenna unit is an oblique direction toward a target point, and the ground surface of the target point. A ground-penetrating radar device in which the direction of the antenna unit is adjusted so that the polarization direction with respect to is vertical, and the receiving antenna of the antenna unit receives the reflected wave of the radiated radio wave.
土に対する電波の屈折率を空気に対する電波の屈折率で
除した値の余接関数から求めた角度とした請求項１記載
の地中レーダ装置。2. The incident angle of the radio wave at the target point is
The underground radar device according to claim 1, wherein an angle obtained from a cotangent function of a value obtained by dividing a refractive index of radio waves with respect to soil by a refractive index of radio waves with respect to air.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP6954495A JP3074449B2 (en) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Underground radar equipment |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08271642A true JPH08271642A (en) | 1996-10-18 |
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ID=13405775
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| JP6954495A Expired - Fee Related JP3074449B2 (en) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | Underground radar equipment |
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1995
- 1995-03-28 JP JP6954495A patent/JP3074449B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3074449B2 (en) | 2000-08-07 |
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