Two planer dipoles inside cavities covered with ferrite are suggested as wide bandwidth and a highly isolating transmitting-and-receiving subsurface continuous-wave-radar antenna. The inside of the rectangular cavities of the transmitting and receiving antennas are covered with Ni-Zn ferrite slab. The structure of cavities covered with ferrite eliminates the effect of image currents, improves the radiation efficiency, and reduces the direct coupling between the transmitting and receiving antennas.
For analytic convenience, two-dimensional cavities(groove) covered with ferrite are considered. The boundary-value problem of the groove-backed antennas covered with ferrite and PEC groove antennas are solved using the mode-matching and Fourier transform techniques. To verify the calculation accuracy, its results are in good agreement with the results using the finite-difference time-domain (FDTD) method. When a perfect electric conductor (PEC) cylinder target buried beneath two cavities center, to calculate scattering versus direct coupling physical optics(PO) method and boundary element method(BEM) are used. The scattering versus direct coupling of ferrite-covered groove-backed antenna is similar to that of PEC groove antenna. But ferrite-covered groove-backed antenna is more radiation efficiency and wide bandwidth than PEC groove-backed antenna.
A practical highly decoupled transmitting and receiving antenna of planar dipoles of 0.3 m by 0.05 m located 0.002m from the back ferrite slab of its thickness 0.007m pasted on the copper plated air cavities of 0.414m by 0.14m and 0.5m distance, and the flange copper plate 0.9m by 0.6m is designed and fabricated and its isolation is measured by less than -80dB over the frequencies from 220MHz to 1000MHz when the antenna is above the sand having its relative permittivity of about 7 and conductivity of about 0.001S/m. Commercial program CST-MWS shows that the isolation of the antenna having the same dimensions shows -80dB.
광대역 특성과 송, 수신 안테나간 높은 분리성을 가지는 연속파 지하 탐사 레이다용 안테나로 페라이트로 덮인 케비티 안에 두개의 평판 다이폴을 제안했다. 송수신 안테나인 사각형 케비티는 Ni-Zn 페라이트 평판으로 덮혀 있다. 페라이트로 덮인 구조는 이미지 전류에 의한 효과를 제거하여 복사효율을 높이고 송수신 안테나사이의 직접결합을 줄인다.
이론적인 편의성에 의해 2차원인 페라이트로 덮인 그루브를 고려했다. 페라이트로 덮인 것과 PEC 그루브 안테나의 경계문제를 모드매칭 방법과 푸리에 변환방법을 이용하여 풀었다. 이 계산법은 시간영역 유한차분법과 비교하여 잘 맞음을 검증하였다. 두개의 케비티 중앙아래에 완전도체 실린더를 묻혀 있을 때, 물리광학방법과 경계요소법을 이용하여 산란파대 직접결합파의 비를 계산하였다. 페라이트로 덮인 그루브 안테나의 산란파대 직접결합파의 비는 완전도체 그루브 안테나의 것과 비슷하다. 그러나 페라이트로 덮인 그루브 안테나는 완전도체 그루브 안테나에 비해 복사효율이 좋고 광대역특성이 있다.
실험으로 제작한 높은 분리도의 송신 수신 안테나의 평판 다이폴은 각각 0.3 m X 0.05 m 로 케비티 안 반사판에서 0.002m 떨어진 동판에 붙이고, 0.414m X 0.14m 공기 케비티 안에 두께 0.007m인 페라이트 평판이 붙혀 있고, 떨어진 거리가 0.5m이며, 플랜지 전체는 0.9m X 0.6m인 동판으로 설계되었다. 제작하여 측정한 결과 송수신 안테나사이의 분리도가 상대유전율이 약 7이고 도전율이 약 0.001S/m 모래위에 있을 때 220MHz ~ 1000MHz범위에서 -80dB보다 작게 나왔다. 안테나의 분리도가 -80dB정도임을 상용 소프트웨어 CST-MWS로 보여줬다.
