Monostatisk antennearray for UWB radar

Abstract

Ultrabredbåndet (ultrawideband - UWB) radar brukt til deteksjon av bryst-kreft viser oppløftende resultater på grunn av dens gode romlige oppløsning og dype penetreringsdybde. Bakgrunnen for å bruke UWB-radar til dette formålet er kontrasten mellom de dielektriske egenskapene til friskt brystvev og en kreftsvulst. Noe som vil føre til relativt mye reflektert energi fra kreftsvulsten. En av utfordringene med UWB-radar brukt til deteksjon av brystkreft er å få transmittert mest mulig av signalenergien inn i brystet og fram til en eventuell kreftsvulst. For å øke dette signal-til-støyforholdet er det foreslått å bruke aktiv stråleforming for å fokusere signalenergi i bestemte posisjoner. Dette er tidligere utprøvd i numeriske simuleringer med oppløftende resultater. I denne oppgaven gjøres det eksperimentelle forsøk for å undersøke om aktiv stråleforming, over så korte avstander, vil øke signal-til-støyforholdet også i praksis.

Det etableres et eksperimentelt oppsett til bruk av UWB-radar. Det brukes et antenne-array med fire antenner, og som brystvevfantom brukes det soyaolje. For å generere signal brukes det en nettverksanalysator som sender ut en syntetisk UWB-puls. Denne nettverksanalysatoren brukes også til å måle det elektriske feltet ved hjelp av en probe. For å sikre et mest mulig korrekt bilde av det elektriske feltet, karakteriserer vi proben for å kunne kompensere for dens påvirkning på måleresultatene. Soyaoljen karakteriseres også, dette for å kunne utføre stråleformingen korrekt. For å studere effekten av aktiv stråleforming måles strålingsdiagrammet til antenne-arrayet for fokusering i ulike posisjoner. Det utføres også numeriske simuleringer av modeller som er mest mulig lik de eksperimentelle oppsettene, det gjør at vi kan sammenligne resultatene fra de to tilfellene direkte.

Resultatene av de eksperimentelle forsøkene viste at aktiv stråleforming øker energien og dermed signal-til-støyforholdet, i fokuspunktene, betraktelig. Nøyaktigheten til oppnådd fokuspunkt i forhold til ønsket var også god. Det samme ble oppnådd for de numeriske simuleringene, og overenstemmelsen mellom strålingsdiagrammene oppnådd ved eksperimentelle målinger og numeriske simuleringer var god.