Design of a compact ultra-wide band bow-tie slot antenna system for the evaluation of structural changes in civil engineering works - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Progress in Electromagnetic Research B Année : 2014

Design of a compact ultra-wide band bow-tie slot antenna system for the evaluation of structural changes in civil engineering works

Résumé

A compact UWB bowtie-slot antenna (36 multiplied by 23 cm2) fed by a CPW transition is proposed for an improved ground-coupling radar. The antenna has an operating frequency band in the range [0.46 ; 4] GHz. Full-wave modeling using the FDTD approach has allowed to study in details the antenna radiation characteristics in air and in the presence of a soil. Afterwards, a radar system made of a pair of independent shielded bowtie antennas has been considered to probe the sub-surface very close to the air-soil interface. The polarization diversity in the E and H-planes is an important aspect which has been studied in order to further detect the orientation of damages (cracks, delaminations . . . ) in civil engineering structures. Measurements in a dry and wet sand in different system configurations have allowed to first characterize the GPR system and to draw comparisons with numerical results. The ability of the radar to detect small buried objects has been investigated.
Une antenne noeud papillon "bowtie" à encoche ULB compact (36 fois 23 cm2) alimentée par une transition CPW est proposée pour améliorer le couplage du radar au sol. L'antenne a une bande de fréquences de fonctionnement dans la plage [0.46 ; 4] GHz. Une modélisation "full-wave" utilisant l'approche FDTD a permis d'étudier en détail les caractéristiques de rayonnement de l'antenne dans l'air et en présence d'un sol. Par la suite, un système radar formé d'une paire d'antennes bowtie blindées et indépendantes a été considéré pour sonder la sub-surface très proche de l'interface air-sol. La diversité de polarisation dans les plans E et H est un aspect important qui a été étudié afin de détecter par la suite l'orientation des défauts (fissures, décollements ...) dans les structures de génie civil. Des mesures dans un sable sec et humide dans différentes configurations du système radar ont permis de caractériser le système GPR et d'établir des comparaisons avec les résultats numériques. La capacité du radar à détecter les petits objets enfouis a été étudiée.

Domaines

Autre

Dates et versions

hal-01214393 , version 1 (12-10-2015)

Identifiants

Citer

Florence Sagnard. Design of a compact ultra-wide band bow-tie slot antenna system for the evaluation of structural changes in civil engineering works. Progress in Electromagnetic Research B, 2014, 58, pp. 181-191. ⟨10.2528/PIERB14013004⟩. ⟨hal-01214393⟩
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