微型共平面维瓦尔迪天线的设计和优化,用于增强脑出血检测中的微波成像

科学领域:

• 电磁学和应用物理学
• 生物医学工程和医学成像技术
• 微波工程 微波工程

背景情况:

• 检测脑出血需要敏感和准确的医学成像技术.
• 现有的微波成像系统在实现足够的分辨率和透深度方面面临着挑战.
• 微型天线设计对于开发便携式和非侵入性诊断工具至关重要.

研究的目的:

• 设计和优化微型共平面维瓦尔迪天线用于脑出血检测.
• 评估用于微波成像的不同天线阵列配置 (18和36元) 的性能.
• 用头骨模型和先进的成像算法在现实的生物条件下验证天线的有效性.

主要方法:

• 微型维瓦尔迪天线 (80x80x1毫米) 的设计和优化,具有增强的辐射臂,布局和通过结构.
• 在超宽频带 (1.6-8 GHz) 中对天线性能进行实验验证,测量反射系数,VSWR和增益.
• 对18元和36元天线阵列的比较分析,包括旋转天线技术,多角度采集,实时差分成像和光束成形算法 (DAS,DMAS).

主要成果:

• 优化的Vivaldi天线在1.6-8 GHz之间表现出稳定的运行,反射系数低至-45 dB在4 GHz,峰值增益为9.5 dB在6.5 GHz.
• 稳定地实现了低于1.5的电压静态波比 (VSWR),满足医疗成像对灵敏度和透性的要求.
• 36元阵列提高了图像分辨率和统一性,而18元阵列提供了更快的采集速度,适合于护理点查. 先进的算法显著提高了出血检测的准确性.

结论:

• 微型的Vivaldi天线设计符合通过微波成像检测脑出血的严格要求.
• 优化的天线阵列和信号处理技术提高了成像性能,使得出血区域的准确识别.
• 这项研究为开发便携式,非侵入性和早期中风检测系统提供了坚实的技术基础.