A compact coplanar broadband rectangular slot antenna with E-shaped feeding structure for GPR applications

摘要

A coplanar rectangular slot antenna operating in the very wide frequency band from 0.27 to 3.1 GHz (bandwidth over 166%) has been designed for GPR applications. The antenna, which is supposed to be positioned on the soil surface, appears particularly compact (34 £ 29 cm2) and exhibits a low cross-polarization in the E-plane. 3D FDTD simulations have allowed to make a detailed parametric study associated with the antenna dimensional parameters in order to optimize the radiating performances. The slot antenna has also been studied with a shield to be further integrated in a bistatic subsurface radar positioned on the soil surface. Simulated results of the link in the presence of a homogeneous soil then including buried objects met in civil engineering structures are presented and discussed. First experimental results on a sandy soil have been compared to numerical ones.Une antenne coplanaire rectangulaire à fente fonctionnant dans la bande de fréquence très large de 0,27 à 3,1 GHz (bande passante plus de 166%) a été conçue pour des applications GPR. L'antenne, qui est censée être positionnée sur la surface du sol, apparaît particulièrement compacte (34 par 29 cm2) et présente une faible polarisation croisée dans le plan E. Des simulations FDTD en 3D ont permis de conduire une étude paramétrique détaillée relative aux paramètres dimensionnels de l'antenne pour optimiser ses performances de rayonnement. L'antenne à fente a également été étudiée en présence d'un blindage pour être intégrée dans un radar bistatique de sub-surface positionné à la surface du sol. Les résultats simulés de la chaîne de transmission, en présence d'un sol homogène et d'objets enterrés rencontrés dans les structures de génie civil, sont présentés et discutés. Les premiers résultats expérimentaux en présence d'un sol sableux ont été comparés à des résultats numériques.