JP2001024408A - 地中探査用アンテナ - Google Patents
地中探査用アンテナInfo
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- JP2001024408A JP2001024408A JP11190583A JP19058399A JP2001024408A JP 2001024408 A JP2001024408 A JP 2001024408A JP 11190583 A JP11190583 A JP 11190583A JP 19058399 A JP19058399 A JP 19058399A JP 2001024408 A JP2001024408 A JP 2001024408A
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- JP
- Japan
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- underground
- antenna
- antenna element
- cavity
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- Pending
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地中の誘電率に適応して、放射電波のリンギ
ングを効果的に防止することができる地中探査用アンテ
ナを提供する。 【解決手段】 地中に電磁波を放射し地中の埋設物から
の反射電磁波を受信するアンテナエレメント１２及びキ
ャビティ１４からなる地中探査用アンテナであって、ア
ンテナエレメント１２とキャビティ１４との間隔を物理
的に可変とすることにより、アンテナエレメント１２と
終端抵抗１３及びこれと特性インピーダンスが等しい伝
送路１１との整合をとることができる地中探査用アンテ
ナが提供される。したがって、地中の誘電率に適応して
アンテナエレメント１２の特性インピーダンスを伝送路
１１及び終端抵抗１３と等しくすることができ、その結
果リンギングの小さい良好な地中探査用アンテナを提供
することができる。
ングを効果的に防止することができる地中探査用アンテ
ナを提供する。 【解決手段】 地中に電磁波を放射し地中の埋設物から
の反射電磁波を受信するアンテナエレメント１２及びキ
ャビティ１４からなる地中探査用アンテナであって、ア
ンテナエレメント１２とキャビティ１４との間隔を物理
的に可変とすることにより、アンテナエレメント１２と
終端抵抗１３及びこれと特性インピーダンスが等しい伝
送路１１との整合をとることができる地中探査用アンテ
ナが提供される。したがって、地中の誘電率に適応して
アンテナエレメント１２の特性インピーダンスを伝送路
１１及び終端抵抗１３と等しくすることができ、その結
果リンギングの小さい良好な地中探査用アンテナを提供
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地中探査用アンテ
ナに関し、特に誘電率が異なる種々の土壌の地中を探査
する際にも、整合をとることができる地中探査用アンテ
ナに関する。
ナに関し、特に誘電率が異なる種々の土壌の地中を探査
する際にも、整合をとることができる地中探査用アンテ
ナに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に地中探査を行うときのアンテナの
設計では、特公平２−１４８０１号公報に示されるよう
に地中の誘電率を固定値としている。この公報には、地
表面から地中の地下埋設物を探知するための電磁波パル
スを送受波するアンテナの送受波部分に、地中の媒体と
同等の誘電率を有する粉粒状誘電体を設けて、送受波能
率を向上させるようにした地下埋設物探知用アンテナ装
置が示されている。
設計では、特公平２−１４８０１号公報に示されるよう
に地中の誘電率を固定値としている。この公報には、地
表面から地中の地下埋設物を探知するための電磁波パル
スを送受波するアンテナの送受波部分に、地中の媒体と
同等の誘電率を有する粉粒状誘電体を設けて、送受波能
率を向上させるようにした地下埋設物探知用アンテナ装
置が示されている。
【０００３】また、特開昭６３−７３１７７号公報に示
されるように、地中レーダの場合、アンテナを地表近く
に配設し、先に述べたように地中に向かって電波を放射
する構造であるために地表面からの反射電波が極く短い
遅れの時間で戻ってくる。このため、放射電波と反射電
波を区別するには放射電波の放射時間を短い時間に終了
させなければならない。そこで、電波を半サイクル乃至
１サイクル分だけ放射し、放射時間を短くしている。
されるように、地中レーダの場合、アンテナを地表近く
に配設し、先に述べたように地中に向かって電波を放射
する構造であるために地表面からの反射電波が極く短い
遅れの時間で戻ってくる。このため、放射電波と反射電
波を区別するには放射電波の放射時間を短い時間に終了
させなければならない。そこで、電波を半サイクル乃至
１サイクル分だけ放射し、放射時間を短くしている。
【０００４】このように、アンテナから半サイクル乃至
１サイクル分の電波を放射するとしても、アンテナ内部
で電流の反射が繰り返されるため、放射電波にリンギン
グを生じる。そして、このようなリンギングは、反射電
波の受信を妨害する。このため、アンテナエレメントの
端部に抵抗を接続して電流の損失を図りリンギングを低
減させている。
１サイクル分の電波を放射するとしても、アンテナ内部
で電流の反射が繰り返されるため、放射電波にリンギン
グを生じる。そして、このようなリンギングは、反射電
波の受信を妨害する。このため、アンテナエレメントの
端部に抵抗を接続して電流の損失を図りリンギングを低
減させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地中の
誘電率は一定ではなく、土壌によって大きく異なる。こ
のため、特公平２−１４８０１号公報に示される手法で
は、粉粒状誘電体と地中の誘電率は必ずしも整合できな
い。
誘電率は一定ではなく、土壌によって大きく異なる。こ
のため、特公平２−１４８０１号公報に示される手法で
は、粉粒状誘電体と地中の誘電率は必ずしも整合できな
い。
【０００６】また、良導体のアンテナエレメントに抵抗
を接続する場合、その接続部で急に抵抗値が変化するこ
とから電流の反射を生じて、放射電波のリンギングを効
果的に防止することができなかった。したがって本発明
は、地中の誘電率が変化しても伝送路との整合をとるこ
とができ、その結果リンギングの小さい良好な地中探査
用アンテナを提供することを目的とする。
を接続する場合、その接続部で急に抵抗値が変化するこ
とから電流の反射を生じて、放射電波のリンギングを効
果的に防止することができなかった。したがって本発明
は、地中の誘電率が変化しても伝送路との整合をとるこ
とができ、その結果リンギングの小さい良好な地中探査
用アンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の地中探査用アン
テナは、一端に伝送路が接続されているアンテナエレメ
ントと、該アンテナエレメントを覆う容器であるキャビ
ティとを備え、地中に電磁波を放射、又は、地中の埋設
物からの反射電磁波を受信するものであって、前記アン
テナエレメントと前記キャビティとの間隔を物理的に可
変とするものである。また、前記アンテナエレメントの
インピーダンスと地面の誘電率との関係から前記アンテ
ナエレメントと前記キャビティとの間隔を設定するよう
にしたことで、誰でも簡単に設定操作をすることができ
る。
テナは、一端に伝送路が接続されているアンテナエレメ
ントと、該アンテナエレメントを覆う容器であるキャビ
ティとを備え、地中に電磁波を放射、又は、地中の埋設
物からの反射電磁波を受信するものであって、前記アン
テナエレメントと前記キャビティとの間隔を物理的に可
変とするものである。また、前記アンテナエレメントの
インピーダンスと地面の誘電率との関係から前記アンテ
ナエレメントと前記キャビティとの間隔を設定するよう
にしたことで、誰でも簡単に設定操作をすることができ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】 以下添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施の形態による地中探査用アンテナの
構成を示すブロック図である。信号を発生する信号発生
器１０が伝送路１１を介してアンテナエレメント１２に
接続され、アンテナエレメント１２には、終端抵抗１３
が接続されている。参照符号１４はキャビティを示す。
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施の形態による地中探査用アンテナの
構成を示すブロック図である。信号を発生する信号発生
器１０が伝送路１１を介してアンテナエレメント１２に
接続され、アンテナエレメント１２には、終端抵抗１３
が接続されている。参照符号１４はキャビティを示す。
【０００９】図２を参照して、アンテナ部分Ａの構成を
詳細に説明する。金属製のアンテナエレメント１２が絶
縁体のプリント基板２１に取り付けられている。アンテ
ナエレメント１２には他端に終端抵抗１３が取り付けら
れ、終端抵抗１３は、キャビティ１４と接続される。ま
たアンテナエレメント１２の上に４面の側面金属板２３
と、さらにその上に上金属板２２が配置され、これら４
面の側面金属板２３と上金属板２２とはそれぞれ電気的
に接続されていてキャビティ１４を形成する。上金属板
２２は、４面の側面金属板２３の中に入り側面金属板２
３の中で移動し、キャビティ高さ、すなわちアンテナエ
レメント１２とキャビティ１４との間隔、を変化させる
ことができる構成となっている。アンテナエレメント１
２の長さωとキャビティ１４のアンテナエレメント１２
に沿う方向の幅Ｗの関係は、Ｗ≒３ω〜１０ωが好まし
い。
詳細に説明する。金属製のアンテナエレメント１２が絶
縁体のプリント基板２１に取り付けられている。アンテ
ナエレメント１２には他端に終端抵抗１３が取り付けら
れ、終端抵抗１３は、キャビティ１４と接続される。ま
たアンテナエレメント１２の上に４面の側面金属板２３
と、さらにその上に上金属板２２が配置され、これら４
面の側面金属板２３と上金属板２２とはそれぞれ電気的
に接続されていてキャビティ１４を形成する。上金属板
２２は、４面の側面金属板２３の中に入り側面金属板２
３の中で移動し、キャビティ高さ、すなわちアンテナエ
レメント１２とキャビティ１４との間隔、を変化させる
ことができる構成となっている。アンテナエレメント１
２の長さωとキャビティ１４のアンテナエレメント１２
に沿う方向の幅Ｗの関係は、Ｗ≒３ω〜１０ωが好まし
い。
【００１０】キャビティ１４の高さを変えるには、アク
チュエータを４隅につけて上金属板２２の位置を変えた
り、歯車を付けたモータ等で上金属板２２の位置を変え
てもよい。動作において、伝送路１１の特性インピーダ
ンスと等しい出力インピーダンスを持つ信号発生器１０
から信号を発生する。（通常安価に入手できる伝送路の
特性インピーダンスは、５０、７５、３００Ω等の固定
値である。）また、終端抵抗１３についても同じインピ
ーダンスにしておく。
チュエータを４隅につけて上金属板２２の位置を変えた
り、歯車を付けたモータ等で上金属板２２の位置を変え
てもよい。動作において、伝送路１１の特性インピーダ
ンスと等しい出力インピーダンスを持つ信号発生器１０
から信号を発生する。（通常安価に入手できる伝送路の
特性インピーダンスは、５０、７５、３００Ω等の固定
値である。）また、終端抵抗１３についても同じインピ
ーダンスにしておく。
【００１１】ところが、地面Ｇの誘電率が変化すること
により、アンテナエレメント１２のインピーダンスＺが
変化する。このインピーダンスＺは、地面Ｇの誘電率ε
およびアンテナエレメント長さω、キャビティ高さｈか
ら、求めることができる。図３は、これらのパラメータ
を示す図であり、図４は、εをパラメータとしたときの
ω／ｈとインピーダンスＺとの関係を示すグラフであ
る。ここで上述した伝送路の特性インピーダンスと終端
抵抗を５０Ωにしている。まず仮にε＝１として、Ｚ＝
５０Ωとするためにω／ｈ＝８となるようにキャビティ
高さｈを設定する。この点を(1)で示す。
により、アンテナエレメント１２のインピーダンスＺが
変化する。このインピーダンスＺは、地面Ｇの誘電率ε
およびアンテナエレメント長さω、キャビティ高さｈか
ら、求めることができる。図３は、これらのパラメータ
を示す図であり、図４は、εをパラメータとしたときの
ω／ｈとインピーダンスＺとの関係を示すグラフであ
る。ここで上述した伝送路の特性インピーダンスと終端
抵抗を５０Ωにしている。まず仮にε＝１として、Ｚ＝
５０Ωとするためにω／ｈ＝８となるようにキャビティ
高さｈを設定する。この点を(1)で示す。
【００１２】このとき実際には、地面Ｇの誘電率ε＞１
であるから、Ｚ＜５０Ωとなる。そこで、つぎに地中探
査の現場において、上記のようにキャビティ高さｈが設
定されているアンテナエレメント１２のインピーダンス
Ｚを測定する。このインピーダンスＺは、アンテナエレ
メント１２の入力インピーダンスＺとしてインパルス応
答又はネットワークアナライザのＳ１１（入力端反射係
数を表すＳパラメータ）で測定することができる。この
点を(2)で示す。つぎに、インピーダンスＺ＝５０Ωと
なるように、ω／ｈすなわちｈを変化させて、アンテナ
が整合する状態にする。その際、アンテナエレメント１
２のインピーダンスＺを測定しながら、次第にＺ＝５０
Ωになるようにｈを変化させてもよいし、ω／ｈ＝８の
ときのＺとεとの関係を示すグラフ（図５に示す）を用
いて、測定したＺからεを求め（例えばＺ＝３０Ωと測
定されたとするとε＝５）、そのε（＝５）を用いて図
４からＺ＝５０Ωとなるω／ｈ（＝４）を求めた後、ｈ
を設定してもよい。
であるから、Ｚ＜５０Ωとなる。そこで、つぎに地中探
査の現場において、上記のようにキャビティ高さｈが設
定されているアンテナエレメント１２のインピーダンス
Ｚを測定する。このインピーダンスＺは、アンテナエレ
メント１２の入力インピーダンスＺとしてインパルス応
答又はネットワークアナライザのＳ１１（入力端反射係
数を表すＳパラメータ）で測定することができる。この
点を(2)で示す。つぎに、インピーダンスＺ＝５０Ωと
なるように、ω／ｈすなわちｈを変化させて、アンテナ
が整合する状態にする。その際、アンテナエレメント１
２のインピーダンスＺを測定しながら、次第にＺ＝５０
Ωになるようにｈを変化させてもよいし、ω／ｈ＝８の
ときのＺとεとの関係を示すグラフ（図５に示す）を用
いて、測定したＺからεを求め（例えばＺ＝３０Ωと測
定されたとするとε＝５）、そのε（＝５）を用いて図
４からＺ＝５０Ωとなるω／ｈ（＝４）を求めた後、ｈ
を設定してもよい。
【００１３】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。各パラメータの関係はグラフにしてお
いて求めてもよいし、表にしておいて求めてもよい。キ
ャビティ１４の高さｈを求めるのは、キャビティ１４の
高さｈを実際に変えてみて、地中からの反射電磁波の強
度が大きいところとしてもよい。地中探査用アンテナは
送受信兼用のものでも、送信専用でも、受信専用でもよ
い。
るものではない。各パラメータの関係はグラフにしてお
いて求めてもよいし、表にしておいて求めてもよい。キ
ャビティ１４の高さｈを求めるのは、キャビティ１４の
高さｈを実際に変えてみて、地中からの反射電磁波の強
度が大きいところとしてもよい。地中探査用アンテナは
送受信兼用のものでも、送信専用でも、受信専用でもよ
い。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、アンテナエレメントと
キャビティとの間隔を物理的に可変とすることにより伝
送路との整合、さらに終端抵抗が接続されている場合に
は終端抵抗との整合をとることができるようにしたの
で、地中の誘電率が変化してもアンテナエレメントのイ
ンピーダンスを伝送路及び終端抵抗と等しくすることが
でき、その結果リンギングの小さい良好な地中探査用ア
ンテナを提供することができる。
キャビティとの間隔を物理的に可変とすることにより伝
送路との整合、さらに終端抵抗が接続されている場合に
は終端抵抗との整合をとることができるようにしたの
で、地中の誘電率が変化してもアンテナエレメントのイ
ンピーダンスを伝送路及び終端抵抗と等しくすることが
でき、その結果リンギングの小さい良好な地中探査用ア
ンテナを提供することができる。
【図１】本発明の一実施の形態による地中探査用アンテ
ナの構成を示すブロック図である。
ナの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の地中探査用アンテナのアンテナ
部分の分解図である。
部分の分解図である。
【図３】本実施の形態で用いる各パラメータを示す図で
ある。
ある。
【図４】εをパラメータとしたときのω／ｈとインピー
ダンスＺとの関係を示すグラフである。
ダンスＺとの関係を示すグラフである。
【図５】Ｚとεとの関係を示すグラフである。
１０ 信号発生器 １１ 伝送路 １２ アンテナエレメント １３ 終端抵抗 １４ キャビティ ２１ プリント基板 ２２ 上金属板 ２３ 側面金属板 Ａ アンテナ部分 Ｇ 地面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 11/02 Ｈ０１Ｑ 11/02
Claims (2)
- 【請求項１】 一端に伝送路が接続されているアンテナ
エレメントと、該アンテナエレメントを覆う容器である
キャビティとを備え、地中に電磁波を放射、又は、地中
の埋設物からの反射電磁波を受信する、地中探査用アン
テナであって、前記アンテナエレメントと前記キャビテ
ィとの間隔を物理的に可変とすることを特徴とする地中
探査用アンテナ。 - 【請求項２】 前記アンテナエレメントのインピーダン
スと地面の誘電率との関係から前記アンテナエレメント
と前記キャビティとの間隔を設定するようにしたことを
特徴とする請求項１記載の地中探査用アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11190583A JP2001024408A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 地中探査用アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11190583A JP2001024408A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 地中探査用アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001024408A true JP2001024408A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16260488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11190583A Pending JP2001024408A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 地中探査用アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001024408A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013506859A (ja) * | 2009-10-06 | 2013-02-28 | ルイジアナ テック ユニヴァーシティ リサーチ ファンデーション | 埋設物を探知するための方法および装置 |
| JP2014196904A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本無線株式会社 | 埋設物探査装置 |
| JP2017511875A (ja) * | 2014-01-30 | 2017-04-27 | スリーディ−レーダー アクティーゼルスカブ３Ｄ−Ｒａｄａｒ Ａｓ | 地中レーダー用アンテナシステム |
-
1999
- 1999-07-05 JP JP11190583A patent/JP2001024408A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013506859A (ja) * | 2009-10-06 | 2013-02-28 | ルイジアナ テック ユニヴァーシティ リサーチ ファンデーション | 埋設物を探知するための方法および装置 |
| JP2014196904A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本無線株式会社 | 埋設物探査装置 |
| JP2017511875A (ja) * | 2014-01-30 | 2017-04-27 | スリーディ−レーダー アクティーゼルスカブ３Ｄ−Ｒａｄａｒ Ａｓ | 地中レーダー用アンテナシステム |
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