KR101897690B1 - 혼합교차형 gpr 안테나 배열 장치 - Google Patents

혼합교차형 gpr 안테나 배열 장치 Download PDF

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강웅
김창렬
조성준
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한국지질자원연구원
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Abstract

본 발명은 듀플렉서로 연결된 안테나 요소들을 주빔 및 축 방향에 대해 교차 배열한 후, 스위칭에 의해 송수신 기능 및 안테나 요소 선택을 제어함으로써 제한된 안테나 플랫폼 영역에서 채널수를 극대화하여 GPR 탐사 결과의 공간 해상도를 높이는 것에 의해 신속하고 정확한 다중채널 GPR 탐사를 수행할 수 있도록 하는 혼합교차형 GPR 안테나 배열 장치에 관한 것이다.
혼합형 GPR 안테나 장치는, 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나들이 주빔 방향 및 축 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 단위 안테나유닛들을 형성하며 순차적으로 혼합 배치되는 혼합형 안테나부, GPR 전파를 생성하여 출력하는 GPR 전파생성부, 상기 GPR 전파를 수신한 후, 상기 혼합형 안테나부의 단위 안테나유닛에 포함되는 제1 듀플렉스 안테나 내지 제3 듀플렉스 안테나들 중 어느 하나가 송신안테나로 스위칭되는 경우 다른 두 개는 수신안테나가 되도록 기 설정된 시분할 간격으로 상기 제1 듀플렉스 안테나 내지 제3 듀플렉스 안테나들을 순차적으로 스위칭하여 GPR 전파를 방사하고 수신하도록 하는 듀플렉스 안테나 스위치부 및 상기 듀플렉스 안테나 스위치부의 시동기 및 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

혼합교차형 GPR 안테나 배열 장치{MIXED CROSSOVER-TYPE GPR ANTENNA ARRAY APPARATUS}
본 발명은 다중채널 GPR(Ground Penetration Radar) 안테나 배열의 채널 구성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 듀플렉서로 연결된 안테나 요소들을 주빔(Broadside) 방향 및 축(Endfire) 방향에 대해 교차 배열한 후, 스위칭에 의해 송수신 기능 및 안테나 요소 선택을 제어함으로써 제한된 안테나 플랫폼 영역에서 채널수를 극대화하여 GPR 탐사 결과의 공간 해상도를 높이는 것에 의해 신속하고 정확한 다중채널 GPR 탐사를 수행할 수 있도록 하는 혼합교차형 GPR 안테나 배열 장치에 관한 것이다.
GPR 탐사는 전파를 방사시킨 후 측정대상물인 반사체에서 되돌아온 반사파를 이용하는 탐사법으로써 탐사하고자 하는 심도에 따라 주파수를 조절하여 사용한다.
이러한 GPR 탐사는 콘크리트 비파괴조사, 기반암조사, 지하공동 조사, 지하 매설물 조사, 지하수위 조사, 단층 또는 파쇄대 등의 불연속면 조사, 하상 프로파일링, 수요가 많은 자원의 탐사, 특정 폐기물의 안전한 폐기장소 선정, 유적지 발굴 등 적용범위가 다양하며 탐사대상체의 형상과 재질에 관계없이 탐사가 가능하므로 매우 효과적인 탐사법이다.
이때, 상술한 GPR 탐사를 신속하게 수행할 수 있게 하고, 탐사 결과의 공간 해상도가 최대가 되도록 하여 정확한 탐사를 수행할 수 있게 하는 다중채널 시스템 구성을 효과적으로 수행하기 위해서는 제한된 안테나 플랫폼 공간 내에 최대한 많은 채널이 확보되도록 안테나 장치를 구성하는 것이 요구된다.
공개특허 제2002-0079294호 등록실용신안 제20-0155073호 등록특허 제10-0305194호
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 요구사항을 충족시킬 수 있도록 하는 것으로, GPR 탐사 결과의 공간 해상도가 최대가 되도록 하면서도 신속한 GPR 탐사를 수행할 수 있게 하는 다중채널 시스템 구성에 있어서, 제한된 안테나 플랫폼 영역 내에 듀플렉서로 연결된 안테나 요소들을 주빔(Broadside) 및 축(Endfire) 방향으로 교차 배열하여 채널의 수를 극대화하도록 구성되는 혼합교차형 GPR 안테나 배열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혼합형 GPR 안테나 장치는,
제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 주빔(BD, Broadside) 방향 및 축(EF, Endfire) 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 단위 안테나유닛(10a)들을 형성하며 순차적으로 혼합 배치되는 혼합형 안테나부(10);
GPR(Ground Penetration Radar) 전파를 생성하여 출력하는 GPR 전파생성부(20);
상기 GPR 전파를 수신한 후, 상기 혼합형 안테나부(10)의 단위 안테나유닛(10a)에 포함되는 제1 듀플렉스 안테나 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들 중 어느 하나가 송신안테나로 스위칭되는 경우 다른 두 개는 수신안테나가 되도록 기 설정된 시분할 간격으로 상기 제1 듀플렉스 안테나 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들을 순차적으로 스위칭하여 GPR 전파를 방사하고 수신하도록 하는 듀플렉스 안테나 스위치부(60); 및
상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)의 시동기 및 스위칭을 제어하는 제어부(70);를 포함하여 구성된다.
상기 단위 안테나유닛(10a)은,
상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 주빔(BD, Broadside) 방향 및 축(EF, Endfire) 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 삼각형으로 배치 구성되고,
상기 혼합형 안테나부(10)는,
행 방향으로 단위 안테나유닛(10a)이 서로 상하 엇갈리도록 행 방향으로 순차적으로 배치되어 구성될 수 있다.
상기 혼합형 안테나부(10)는,
행 방향으로 단위 안테나유닛(10a)이 서로 상하 엇갈리도록 행 방향으로 순차적으로 부가되어 채널 확장 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 혼합형 안테나부(10)는,
채널 확장을 위해 주빔(BD, Broadside) 방향의 방사 패턴의 수신을 위한 위치로 상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 배치되도록 복수의 행으로 배치 구성될 수 있다.
상기 복수의 행으로 구성되는 혼합형 안테나부(10)는,
상기 혼합형 안테나부(10)의 행 방향으로 상기 단위 안테나 유닛(10a)을 추가하여 채널 확장 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)는,
상기 제1 듀플렉스 안테나(11)들을 송신안테나 또는 수신안테나로 스위칭하고 상기 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되는 제1 듀플렉스 스위치부(40);
상기 제2 듀플렉스 안테나(13)들을 송신안테나 또는 수신안테나로 스위칭하고 상기 제2 듀플렉스 안테나(13)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되는 제2 듀플렉스 스위치부(45); 및
상기 제3 듀플렉스 안테나(15)들을 송신안테나 또는 수신안테나로 스위칭하고 상기 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되는 제3 듀플렉스 스위치부(50);를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 듀플렉스 스위치부(40, 45, 50)들은 어느 하나가 송신으로 스위칭되는 경우 다른 두 개는 수신으로 스위칭되도록 구성될 수 있다.
상기 혼합형 GPR 안테나 장치(1)는,
상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)들을 통해 수신된 측정 대상물로부터 반사되는 GPR 전파에 대한 신호처리를 수행하는 수신신호처리부(80);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명은, 제한된 안테나 플랫폼 영역 내에 GPR 탐사를 위한 채널이 최대한 많이 확보되도록 구성되는 것에 의해, GPR 탐사 결과 영상의 공간 해상도를 극대화하여 신속하고 정확한 GPR 탐사를 수행할 수 있도록 함으로써, GPR 탐사 효율을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 안테나 배열을 가지는 혼합형 GPR 안테나 장치(1)의 구성도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 안테나 배열을 가지는 혼합형 GPR 안테나 장치(1)의 구성도이다.
도 1과 같이, 상기 혼합형 GPR 안테나 장치(1)는, 혼합형 안테나부(10), GPR 전파생성부(20), 듀플렉스 안테나 스위치부(60), 제어부(70) 및 수신신호처리부(80)를 포함하여 구성된다.
상기 혼합형 안테나부(10)는 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 주빔(BD, Broadside) 방향 및 축(EF, Endfire) 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 단위 안테나유닛(10a)들을 형성하며 순차적으로 혼합 배치되도록 구성된다.
상기 단위 안테나유닛(10a)은 상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 주빔(BD, Broadside) 방향 및 축(EF, Endfire) 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 삼각형으로 배치 구성된다. 즉, 상기 혼합형 안테나부(10)는 행 방향으로 단위 안테나유닛(10a)이 서로 상하 엇갈리도록 순차적으로 배치되어 구성된다.
구체적으로 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 하나의 안테나가 선택되어 송신을 수행하는 경우 제2 듀플렉스 안테나(13)들 중 하나의 안테나가 선택되어 제1 듀플렉스 안테나(11)의 주빔 방향 전파를 수신하며, 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 하나의 안테나가 선택되어 제1 듀플렉스 안테나(11)의 축 방향 전파를 수신하도록 스위칭된다. 도 1의 경우, 예를 들면, 제1 듀플렉스 안테나(11) 중 'A'가 스위칭되어 GPR 전파가 방사되는 경우 측정대상물(O)에서 반사되어 인접된 제2 듀플렉스 안테나(13) 중 '0'과 제3 듀플렉스 안테나(15) 중 'a'가 수신되는 두 개의 채널이 형성된다.
그리고 제2 듀플렉스 안테나(12)들 중 하나의 안테나가 선택되어 송신을 수행하는 경우, 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 하나의 안테나가 선택되어 제2 듀플렉스 안테나(13)의 주빔 방향 전파를 수신하며, 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 하나의 안테나가 선택되어 제2 듀플렉스 안테나(13)의 축 방향 전파를 수신하도록 스위칭된다. 도 1의 경우, 예를 들면, 제2 듀플렉스 안테나(13) 중 '0'이 스위칭되어 GPR 전파가 방사되는 경우 측정대상물(O)에서 반사되어 인접된 제3 듀플렉스 안테나(15) 중 'b'와 제1 듀플렉스 안테나(11) 중 'B'가 수신되는 두 개의 채널이 형성된다.
또한, 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 하나의 안테나가 선택되어 송신을 수행하는 경우, 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 하나의 안테나가 선택되어 제3 듀플렉스 안테나(15)의 주빔 방향 전파를 수신하며, 제2 듀플렉스 안테나(13)들 중 하나의 안테나가 선택되어 제3 듀플렉스 안테나(15)의 축 방향 전파를 수신하도록 스위칭된다. 도 1의 경우, 예를 들면, 제3 듀플렉스 안테나(15) 중 'a'가 스위칭되어 GPR 전파가 방사되는 경우 측정대상물(O)에서 반사되어 인접된 제2 듀플렉스 안테나(13) 중 '0'과 제1 듀플렉스 안테나(11) 중 'B'가 수신되는 두 개의 채널이 형성된다.
상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15) 간의 상호적인 송수신에 따라 채널을 각각 하나씩 형성하게 된다. [표 1] 내지 [표 3]을 보면, 도 1에 도시되는 혼합형 GPR 안테나 장치(1)의 경우에는 총 29개의 채널이 형성된다.
[표 1]
Figure 112018071428858-pat00001
여기서, [표 1]은 제1 듀플렉스 안테나(11)가 송신을 수행하는 경우 제2 듀플렉스 안테나(13)와 제3 듀플렉스 안테나(15)가 수신을 수행할 때의 채널 형성을 나타낸 표이다.
[표 2]
Figure 112018071428858-pat00002
여기서, [표 2]는 제2 듀플렉스 안테나(13)가 송신을 수행하는 경우 제1 듀플렉스 안테나(11)와 제3 듀플렉스 안테나(15)가 수신을 수행할 때의 채널 형성을 나타낸 표이다.
[표 3]
Figure 112018071428858-pat00003
여기서, [표 3]은 제3 듀플렉스 안테나(15)가 송신을 수행하는 경우 제1 듀플렉스 안테나(11)와 제2 듀플렉스 안테나(13)가 수신을 수행할 때의 채널 형성을 나타낸 표이다.
상기 혼합형 안테나부(10)는 행 방향으로 단위 안테나유닛(10a)이 서로 상하 엇갈리도록 순차적으로 부가되어 채널 확장 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 혼합형 안테나부(10)는 채널 확장을 위해 주빔 방향의 방사 패턴의 수신을 위한 위치로 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 서로 엇갈리게 배치되도록 혼합형 안테나부(10) 전체가 복수의 행을 이루도록 배치 구성될 수 있다. 상기 복수의 행으로 구성되는 혼합형 안테나부(10) 또한, 상기 혼합형 안테나부(10)의 행 방향으로 상기 단위 안테나 유닛(10a)을 추가하여 채널을 더욱 확장시킬 수 있다.
상기 GPR 전파생성부(20)는 발진, 주파수 체배, 증폭 등을 수행하는 것에 의해, GPR 탐사에 필요한 적합한 주파수의 지피알(GPR: Ground Penetration Radar) 전파(이하, 'GPR 전파'라 함)를 생성하여 출력하도록 구성된다.
상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)는 상기 GPR 전파를 수신한 후 순차적으로 배열된 상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 기 설정된 시분할 간격으로 순차적으로 주빔 방향 및 축 방향의 GPR 전파를 방사하고 수신하도록 상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들을 기 설정된 시분할 간격으로 스위칭하도록 구성된다.
상술한 기능을 수행하는 상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)는 제1 듀플렉스 안테나(11)들의 송수신을 스위칭하도록 제1 듀플렉스 안테나(11)들에 접속되는 제1 듀플렉스 스위치부(40), 제2 듀플렉스 안테나(13)들의 송수신을 스위칭하도록 제2 듀플렉스 안테나(13)들에 접속되는 제2 듀플렉스 스위치부(45), 제3 듀플렉스 안테나(15)들의 송수신을 스위칭하도록 제3 듀플렉스 안테나(15)들에 접속되는 제3 듀플렉스 스위치부(50)를 포함하여 구성된다.
상술한 구성의 상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)는 제1 내지 제3 듀플렉스 스위치부(40, 45, 50)들 중 어느 하나가 송신으로 스위칭되는 경우 다른 두 개는 수신으로 스위칭되어 GPR 전파를 송수신하도록 동작한다.
상기 제1 듀플렉스 스위치부(40)는 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되고 선택된 하나의 제1 듀플렉스 안테나(11)에 대한 스위칭을 제어하여 측정 대상물(O)에서 반사된 GPR 전파를 수신하도록 구성된다.
상기 제2 듀플렉스 스위치부(45)는 제2 듀플렉스 안테나(13)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되고 선택된 하나의 제2 듀플렉스 안테나(13)에 대한 스위칭을 제어하여 측정 대상물(O)에서 반사된 GPR 전파를 수신하도록 구성된다.
상기 제3 듀플렉스 스위치부(50)는 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되고 선택된 하나의 제3 듀플렉스 안테나(15)에 대한 스위칭을 제어하여 측정 대상물(O)에서 반사된 GPR 전파를 수신하도록 구성된다.
도 1에서 상기 제1 듀플렉스 스위치부(40)는 1:6 스위치로 구성되고, 제2 듀플렉스 스위치부(45)와 제3 듀플렉스 스위치부(50)는 1:5 스위치로 구성된다.
상기 제어부(70)는 상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)와 시동기 및 스위칭을 제어하도록 구성된다. 상기 제어부(70)는 GPR 전파생성부(20)와 수신신호처리부(80)와 접속되어 GPR 전파생성 및 수신신호처리 또한 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 수신신호처리부(80)는 상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)를 통해 수신된 측정 대상물(O)들로부터 반사되는 GPR 전파에 대한 신호처리를 수행하여 측정대상물(O)에 대한 데이터를 생성하도록 구성된다.
이하, 상술한 구성을 가지는 혼합형 GPR 안테나 장치(1)의 동작과정을 설명한다.
GPR 탐사가 시작되는 경우, 혼합형 GPR 안테나 장치(1)는 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 주빔(BD, Broadside) 방향 및 축(EF, Endfire) 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 단위 안테나유닛(10a)들을 형성하며 순차적으로 혼합 배치된다.
여기서, 제1 듀플렉스 스위치부(40)가 송신으로 스위칭되면, 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되고 선택된 하나의 제1 듀플렉스 안테나(11)가 주빔 방향 및 축 방향의 GPR 전파를 방사하도록 한다. 그리고 제2 듀플렉스 스위치부(45)와 제3 듀플렉스 스위치부(50)는 접속된 제2 및 제3 듀플렉스 안테나(13, 15)들을 수신으로 스위칭하고 상기 제2 및 제3 듀플렉스 안테나(13, 15)들 중 각각 하나의 안테나로 선택하여 접속한다. 이에 의해, 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 선택된 하나의 제1 듀플렉스 안테나(11)가 송신된 후 측정 대상물(O)로부터 반사된 주빔 방향 GPR 전파와 축 방향 GPR 전파를 선택된 제1 듀플렉스 안테나(11)에 인접한 선택된 제2 및 제3 듀플렉스 안테나(13, 15)가 수신하게 된다.
다음으로, 제2 듀플렉스 스위치부(45)가 송신으로 스위칭되면, 제2 듀플렉스 안테나(13)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되고 선택된 하나의 제2 듀플렉스 안테나(13)가 주빔 방향 및 축 방향의 GPR 전파를 방사하도록 한다. 그리고 제1 듀플렉스 스위치부(40)와 제3 듀플렉스 스위치부(50)는 접속된 제1 및 제3 듀플렉스 안테나(11, 15)들을 수신으로 스위칭하고 상기 제1 및 제3 듀플렉스 안테나(11, 15)들 중 각각 하나의 안테나로 선택하여 접속한다. 이에 의해, 제2 듀플렉스 안테나(13)들 중 선택된 하나의 제2 듀플렉스 안테나(13)가 송신된 후 측정 대상물(O)로부터 반사된 주빔 방향 GPR 전파와 축 방향 GPR 전파를 선택된 제2 듀플렉스 안테나(13)에 인접한 선택된 제1 및 제3 듀플렉스 안테나(11, 15)가 수신하게 된다.
그 다음으로, 제3 듀플렉스 스위치부(50)가 송신으로 스위칭되면, 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되고 선택된 하나의 제3 듀플렉스 안테나(15)가 주빔 방향 및 축 방향의 GPR 전파를 방사하도록 한다. 그리고 제1 듀플렉스 스위치부(40)와 제2 듀플렉스 스위치부(45)는 접속된 제1 및 제2 듀플렉스 안테나(11, 13)들을 수신으로 스위칭하고 상기 제1 및 제2 듀플렉스 안테나(11, 13)들 중 각각 하나의 안테나로 선택하여 접속한다. 이에 의해, 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 선택된 하나의 제3 듀플렉스 안테나(15)가 송신된 후 측정 대상물(O)로부터 반사된 주빔 방향 GPR 전파와 축 방향 GPR 전파를 선택된 제3 듀플렉스 안테나(15)에 인접한 선택된 제1 및 제2 듀플렉스 안테나(11, 13)가 수신하게 된다.
이와 같이, 하나의 듀플렉스 안테나와 인접된 다른 두 개의 듀플렉스 안테나 쌍이 각각 하나의 채널을 생성한다. 도 1의 경우에는, 29개의 채널에 대한 GPR 탐사를 동시에 수행할 수 있게 되므로, 측정의 신속성 및 해상도가 현저히 향상된다. 이때, 상기 기 설정된 시분할 시간은 수신 GPR 신호의 공간적인 어긋남의 현상이 결과에 미치는 영향은 최소화되도록 혼합형 GPR 안테나 장치(1)의 이동 시간에 비해 짧은 시간 간격을 가지도록 설정된다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 혼합형 GPR 안테나 장치
10: 혼합형 안테나부
11: 제1 듀플렉스 안테나
13: 제2 듀플렉스 안테나
15: 제3 듀플렉스 안테나
60: 듀플렉스 안테나 스위치부

Claims (7)

  1. 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 주빔(BD, Broadside) 방향 및 축(EF, Endfire) 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 단위 안테나유닛(10a)들을 형성하며 순차적으로 혼합 배치되는 혼합형 안테나부(10);
    GPR(Ground Penetration Radar) 전파를 생성하여 출력하는 GPR 전파생성부(20);
    상기 GPR 전파를 수신한 후, 상기 혼합형 안테나부(10)의 단위 안테나유닛(10a)에 포함되는 제1 듀플렉스 안테나 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들 중 어느 하나가 송신안테나로 스위칭되는 경우 다른 두 개는 수신안테나가 되도록 기 설정된 시분할 간격으로 상기 제1 듀플렉스 안테나 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들을 순차적으로 스위칭하여 GPR 전파를 방사하고 수신하도록 하는 듀플렉스 안테나 스위치부(60); 및
    상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)의 시동기 및 스위칭을 제어하는 제어부(70);를 포함하여 구성되는 혼합형 GPR 안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 단위 안테나유닛(10a)은,
    상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 주빔(BD, Broadside) 방향 및 축(EF, Endfire) 방향 방사 패턴으로 순차적으로 송수신하도록 삼각형으로 배치 구성되고,
    상기 혼합형 안테나부(10)는,
    행 방향으로 단위 안테나유닛(10a)이 서로 상하 엇갈리도록 행 방향으로 순차적으로 배치되어 구성되는 혼합형 GPR 안테나 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 혼합형 안테나부(10)는,
    행 방향으로 단위 안테나유닛(10a)이 서로 상하 엇갈리도록 행 방향으로 순차적으로 부가되어 채널 확장 가능하도록 구성되는 혼합형 GPR 안테나 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 혼합형 안테나부(10)는,
    채널 확장을 위해 주빔(BD, Broadside) 방향의 방사 패턴의 수신을 위한 위치로 상기 제1 내지 제3 듀플렉스 안테나(11, 13, 15)들이 배치되도록 복수의 행으로 배치 구성되는 혼합형 GPR 안테나 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 혼합형 안테나부(10)의 행 방향으로 상기 단위 안테나 유닛(10a)을 추가하여 채널 확장 가능하도록 구성되는 혼합형 GPR 안테나 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)는,
    상기 제1 듀플렉스 안테나(11)들을 송신안테나 또는 수신안테나로 스위칭하고 상기 제1 듀플렉스 안테나(11)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되는 제1 듀플렉스 스위치부(40);
    상기 제2 듀플렉스 안테나(13)들을 송신안테나 또는 수신안테나로 스위칭하고 상기 제2 듀플렉스 안테나(13)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되는 제2 듀플렉스 스위치부(45); 및
    상기 제3 듀플렉스 안테나(15)들을 송신안테나 또는 수신안테나로 스위칭하고 상기 제3 듀플렉스 안테나(15)들 중 하나의 안테나로 선택하여 접속되는 제3 듀플렉스 스위치부(50);를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 듀플렉스 스위치부(40, 45, 50)들은 어느 하나가 송신으로 스위칭되는 경우 다른 두 개는 수신으로 스위칭되도록 구성되는 혼합형 GPR 안테나 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 듀플렉스 안테나 스위치부(60)들을 통해 수신된 측정 대상물로부터 반사되는 GPR 전파에 대한 신호처리를 수행하는 수신신호처리부(80);를 더 포함하여 구성되는 혼합형 GPR 안테나 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111175703A (zh) * 2019-12-31 2020-05-19 福瑞泰克智能系统有限公司 天线发波方法和天线布阵

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