[发明专利]用于乳腺肿瘤诊察的超宽带微波平板天线

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，涉及一种用于乳腺肿瘤诊察的平板天线。

背景技术

乳腺肿瘤是危害妇女健康的常见恶性肿瘤之一，利用超宽带微波成像技术检测乳腺癌成为一个研究热点，而这项技术需要设计一个天线和由这种天线组成的阵列来发射和接收微波信号，对人体乳房建立的模型长度一般15cm以内，要在15cm长度内设计一个天线阵列，这就需要单个天线体积足够小，而且后期成像算法也是把信号源作为点源考虑，所以小尺寸的天线能更好的与后期成像算法相吻合。然而现如今研究的频段在4G Hz到10G Hz左右的UWB平板天线尺寸大都在3cm×4cm左右，无法满足设计天线阵列的需求，因此就需要设计一种宽频带且尺寸在1.5cm之内的天线。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供适用于乳腺肿瘤诊察的小型化UWB平板天线。本发明的技术方案如下：

一种用于乳腺肿瘤诊察的超宽带微波平板天线，包括基板，所述基板的尺寸为12mm×15mm，在基板的正面设置辐射极子，背面设置馈电网络，所述的辐射极子为叉状，其两个叉指的长度均为4.2mm，宽度均为1.2mm，叉指与基板的长边平行，背面的馈电网络为一个中间开槽的铜板，辐射极子的叉指与馈电网络之间的缝隙宽度w为1.2mm，叉指基部与馈电网络之间的缝隙宽度d为0.5mm。

本发明通过一系列优化，采用开槽技术有效减小天线尺寸，实现天线的小型化，所设计的天线结构和尺寸可以满足在有限面积上设计天线阵列的要求，可以较好的满足UWB微波探测乳腺肿瘤系统的需要，为UWB微波诊查乳腺肿瘤癌系统发射电磁波到乳房组织和接收不同组织结构反射回来的电磁波提供解决方案。

附图说明

图1天线正面图(单位mm)。

图2天线背面图(单位mm)。

图3(a)和(b)分别为天线的正视图和侧视图(单位mm)。

图4天线的回波损耗S₁₁随频率变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

如附图1和图2所示，本发明通过改进天线结构，在辐射极子2和馈电网络3上开槽，馈电网络3成为环形，实现多点馈电，从而扩展天线的频带宽度，辐射极子2通过开矩形的槽变成叉状，两个叉指与基板的长边相平行，实现与50Ω传输线的阻抗匹配，通过调节天线辐射极子2与馈电网络3之间的缝隙宽度实现天线回波损耗的优化设计，天线的基板1介质采用常见的FR4树脂材料，这种材料具有便宜、宜加工等特点，基板尺寸为12mm×15mm。通过仿真对辐射极子与馈电网络之间的缝隙进行调节，如附图3所示，最终确定当辐射极子与馈电网络之间的缝隙宽度d和w分别为0.5、1.2mm(即图1所示的辐射极子的叉指4与馈电网络之间的缝隙宽度w为1.2mm，叉指基部5与馈电网络之间的缝隙宽度d为0.5mm)时，可以有效降低天线的尺寸，天线的最终尺寸为12mm×15mm，而-10dB回波损耗频段从5.7GHz到14.4GHz，相对带宽为87％(见图4)，能较好的满足超宽带探测乳腺肿瘤系统的设计需要。