Mikrodalga beyin görüntüleme sistemleri için UWB anten tasarımı, analizi ve geliştirilmesi

Bu tezde, mikrodalga radar görüntüleme için kullanılan geniş bantlı anten tasarım yöntemleri meme kanseri ve inme teşhisi uygulamaları bağlamında ele alınmıştır. Çalışmada, antenlerin analizi ve karakterizasyonu doku çevresinde gerçekleştirilmiş ve doğrulama amacıyla laboratuvar ortamında test edilmiştir. İlk olarak, meme kanseri teşhisi için geniş bantlı bir slot anten tasarlanmış ve "matching medium" (uyumlayıcı ortam) içinde test edilmiştir. Uyumlayıcı ortam, meme dokularının ortalama dielektrik katsayısı göz önünde bulundurularak hazırlanmış; antenin parametreleri simülasyon ortamında analiz edilmiş ve S11 parametresi laboratuvar ortamında ölçülmüştür. İkinci olarak, beyin görüntüleme için tasarlanan antenin analizi amacıyla gerçekçi bir kafa fantomu geliştirilmiştir. Fantom, deri, kafatası, gri madde, beyaz madde ve serebrospinal sıvı (CSF) gibi farklı doku türlerini içerecek şekilde oluşturulmuş ve elektriksel özellikleri laboratuvar ortamında ölçülmüştür. Fantom modeli, farklı boyut ve konumlarda dört boşluk barındırmakta olup, bu boşluklara sağlıklı ya da sağlıksız çekirdekler yerleştirilerek çeşitli inme senaryoları simüle edilebilmektedir. Ayrıca, mikrodalga beyin görüntüleme için geniş bantlı, miniaturize edilmiş bir sinuous anten tasarlanmıştır. Substratın arkasına eklenen üç şerit halkası ve radyatör kollarına bağlanan viyalar aracılığıyla bant genişliği artırılmış; anten, eşleşme ortamında optimize edilerek üretilmiş ve test edilmiştir. Düşük frekans bandında (2.3–3.6 GHz) kullanılmak üzere geniş bantlı, düşük profilli bir metasurface anten tasarlanmış ve üç kollu yarıklı anten ile PIN diyotlar kullanılarak yeniden yapılandırılabilir radyasyon özellikleri elde edilmiştir. Anten, -35° ile 35° arasında geniş bir tarama açısını dinamik olarak üç farklı senaryoda kontrol edebilmektedir. Son olarak, üç katmanlı aktif faz gradyan metasurface (PGM) tasarımı sunulmuştur. Bu tasarımda, PIN diyotların durumları değiştirilerek elektromanyetik dalgaların fazları kontrol edilmiş ve 3.6-3.9 GHz aralığında ışın yönleri dinamik olarak 0°, ±11°, ±18°, ±26°, ve ±35° olarak ayarlanabilmiştir.