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광대역 전자파를 이용한 역산란 해석 연구
Analysis of Microwave Inverse Scattering Using the Broadband Electromagnetic Waves 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.17 no.2 = no.105, 2006년, pp.158 - 164  

이정훈 (명지대학교 통신공학과) ,  정용식 (명지대학교 통신공학과) ,  소준호 (국방과학연구소 기술본부) ,  김준연 (국방과학연구소 기술본부) ,  장원 (국방과학연구소 기술본부)

초록
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본 논문에서는 시간 영역 유한차분법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain Method)과 설계 민감도법(design sensitivity analysis)을 이용하여 미지의 유전체 산란체(dielectric scatterer) 복원을 위한 역산란 문제(inverse scattering)의 새로운 해석 기법을 제안하였다. 본 연구에서는 빠른 수렴을 위하여 목적 함수의 도함수를 이용한 설계 민감도법을 도입하였고, 시간 영역 유한차분법으로부터 직접 설계 민감도 수식을 도출하였다. 해석의 효율성을 위하여 보조 변수법(adjoint variable method)을 도입하여 보조 변수 방정식을 도출하고 최적화 알고리듬으로 최대 경사도법을 이용하여 반복적인 추정을 통하여 미지의 유전체를 복원하였다. 본 연구의 타당성의 보이기 위하여 2차원 $TM^z$에서의 유전체 복원 사례를 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we proposed a new algorithm of the inverse scattering for the reconstruction of unknown dielectric scatterers using the finite-difference time-domain method and the design sensitivity analysis. We introduced the design sensitivity analysis based on the gradient information for the fas...

주제어

#Inverse Scattering   #FDTD   #Design Sensitivity   #Optimization  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 시간 영역 유한차분법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain Method)과 설계 민감 도법(design sensitivity analysis)을 이용하여 유전체산란체의 유전율과 형상을 복원하기 위한 역 산란 문제 새로운 해석 기법을 제안하였다. 맥스웰 방정식에 보조 변수를 취하여, 역시 간 변화된 보조 변수방정식을 도출하였으며, 이 방정식이 맥스웰 방정식의 형태와 유사한 형태를 가짐을 보였다.
  • 본 연구의 타당성을 입증하기 위하여 2차원 TMZ 유전체 형상의 복원 사례를 제시하였다. 이때 최소화 과정을 위한 알고리듬으로 최대 경사도법(steepest descent)을 이용하였다.

가설 설정

  • 여기서 자계의 전류원은 존재하지 않고 투자율은 상수라고 가정한다. 그리고, 组 %。『 와 爪 略 은 역산란 문제 변수에 독립인 항들이며, #은 공간에 대한 미분 연산자이므로 이 항들은 역산란 문제 변수에 관해 전 미분하면 모두 ‘0’이 된다.
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참고문헌 (8)

  1. S. C. Hagness, A. Taflove, and J. E. Bridges, 'Three-dimensional FDTD analysis of a pulsed microwave confocal system for breast cancer detection: Design of an antenna-array element', Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 47, pp. 783-791, 1999 

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  2. Kane S. Yee, 'Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media', IEEE AP, vol. 14, no. 3, pp. 302-307, May 1966 

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  3. S. C. Hagness, A. Taflove, Computational Electromagnetics, 2nd Ed., Artech House, 2000 

  4. E. J. Haug, K. K. Choi, and V. Komkov, Design Sensitivity Analysis of Structural Systems, New York: Academic, 1986 

  5. N. -W. Kang, Y. -S. Chung, C. Cheon, and H. -K. Jung, 'Anew 2-D image reconstruction algorithm based on FDTD and design sensitivity analysis', Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on, vol. 50, pp. 2734-2740, 2002 

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  6. J. Berenger, 'A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves', J. Comput. Phys., vol. 113, pp. 185-200, Oct. 1994 

  7. P. Neittaanmaki, M. Rudnicki, and A. Savini, Inverse Problems and Optimal Design in Electricity and Magnetism, Clarendon press Oxford, 1996 

  8. Y. -S. Chung, C. Cheon, and S. -Y Hahn, 'Reconstruction of dielectric cylinders using FDTD and topology optimization technique', IEEE Transactions on, vol. 36, no. 4, Jul. 2000 

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