共振周波数可変型ダイポールアンテナアレーによる指向性ボアホールレーダの広帯域化  [in Japanese] Broadband directional borehole radar design with a selective frequency dipole antenna array  [in Japanese]

我々が開発したアレー型指向性ボアホールレーダは、円周上に配置した4つの受信ダイポールアンテナにより入射波のアジマス角を推定する。坑井内という空間的制約より受信アンテナの間隔は非常に小さく(波長の数十分の一以下)設計されており、アンテナ間の相互結合が非常に大きい。特に受信ダイポールアンテナの共振周波数において受信アンテナ間の信号のコヒーレンスが急激に低下する共振現象が確認された。本論文ではPINダイオードをダイポール素子上に実装した共振周波数可変型ダイポールアンテナを用い、受信アンテナ間の共振周波数をずらすことにより相互結合の影響を高い周波数へシフトさせる手法を提案する。その結果従来に比べ50MHz程広い帯域にわたりコヒーレンスの高い受信信号を得ることが可能となった。

We developed an array-type directional borehole radar system with a circular receiving antenna array. An azimuth incident angle of an electro-magnetic wave can be estimated by the receiving array which consists of four dipole antenna elements. Due to the limitation of a diameter of a borehole, in which the radar system is inserted, separation among antenna elements is very small, even as small as few hundredth of a wavelength. Past studies have revealed a presence of mutual coupling among antenna elements, which adversely reduce the coherence of received signals at a dipole resonant frequency. In this paper we propose a use of a selective frequency dipole antenna with a PIN diode attached on its dipole arm. Unmatched resonant frequency of dipole antenna elements raises the frequency of the mutual coupling outbreak by 50MHz, resulting wider bandwidth useful for a direction of arrival estimation.