Разработка антенной системы для радиометра
Аннотация
Аннотация: Произведена разработка конструкции антенной системы, предназначенной для неинвазивных измерений собственного электромагнитного излучения головного мозга. В работе были исследованы следующие конструкции антенн: патч-антенна, плоская версия биконической вибраторной антенны, инвертированная F-образная антенна. Исследования проведены с помощью численного моделирования, реализованного в программном пакете FEKO Suite 7.0. В этой среде была построена модель тканей головы человека и выполнена оптимизация антенн. Оптимизация осуществлялась по принципу получения максимальной напряженности поля на выбранной глубине (50 мм). Рассчитаны частотные зависимости коэффициента отражения и напряженности электрического поля на глубине 50 мм для исследуемых антенн. Основываясь на данных зависимостях, был сделан вывод, что оптимальной конструкцией антенны является IFA. Для нее было определено распределение объемной плотности мощности в структуре. Для проверки результатов моделирования был изготовлен макет антенны. Проведен анализ антенной системы, состоящей из четырех IFA. Исследовано влияние тангенса угла диэлектрических потерь подложки на характеристики патч-антенны.
Ключевые слова: медицинская радиометрия, патч-антенна, вибраторная антенна, IFA, оптимизация антенны
Abstract: The development of the antenna system design for noninvasive measurements of human brain thermal radiation was conducted. In this work, the following antennas were investigated: patch antenna, bow-tie antenna, inverted-F antenna. The investigations were carried out using numerical modeling by employing FEKO Suite 7.0. In this software, the design of human head model was analyzed and the antennas optimization was conducted. The optimization goal was to maximize the electric field strength at a chosen depth (50 mm). The frequency dependencies of the reflection coefficient and the electric field strength at a depth of 50 mm for the investigated antennas were calculated. Based on these findings, it was concluded that the optimum antenna design is IFA. For it, the power density distribution in the structure was defined. To verify the simulation results the antenna prototype was fabricated. The analysis of the antenna system consisting of four IFA was carried out. The effect of dielectric loss tangent of substrate on patch antenna characteristics was investigated.
Key words: medical radiometry, patch antenna, bow-tie antenna, IFA, antenna optimizati
Ключевые слова: медицинская радиометрия, патч-антенна, вибраторная антенна, IFA, оптимизация антенны
Abstract: The development of the antenna system design for noninvasive measurements of human brain thermal radiation was conducted. In this work, the following antennas were investigated: patch antenna, bow-tie antenna, inverted-F antenna. The investigations were carried out using numerical modeling by employing FEKO Suite 7.0. In this software, the design of human head model was analyzed and the antennas optimization was conducted. The optimization goal was to maximize the electric field strength at a chosen depth (50 mm). The frequency dependencies of the reflection coefficient and the electric field strength at a depth of 50 mm for the investigated antennas were calculated. Based on these findings, it was concluded that the optimum antenna design is IFA. For it, the power density distribution in the structure was defined. To verify the simulation results the antenna prototype was fabricated. The analysis of the antenna system consisting of four IFA was carried out. The effect of dielectric loss tangent of substrate on patch antenna characteristics was investigated.
Key words: medical radiometry, patch antenna, bow-tie antenna, IFA, antenna optimizati