طراحی و ساخت آنتن مارپیچی باند وسیع برای تصویربرداری مایکروویو

یوسف نیا, مهدی; ابراهیم زاده, عطاءا...; دهملائیان, مجتبی

طراحی و ساخت آنتن مارپیچی باند وسیع برای تصویربرداری مایکروویو

نویسندگان

¹ دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

² دانشگاه تهران

چکیده

اخیراً آنتنهای باند وسیع با قطبش دایروی، در زمینه تصویربرداری مایکروویو مورد توجه زیادی قرار گرفتهاند. در این مقاله استفاده از آنتن باند وسیع مارپیچی لگاریتمی با قطبش دایروی برای آشکارسازی تومور پیشنهاد شده است. از مزیتهای اصلی آنتنهای باند وسیع به باند باریک، وضوح بالاتر آن و نیز جذب بیشتر میدانهای پراکندهشده است. در مقایسه با آنتن مارپیچی معمولی که برای ساختار تغذیه از کابل هم محور استفاده میکند، در این پژوهش برای بهبود عملکرد تشعشعی، استفاده از بالن میکرواستریپ به استریپلاین برای تغذیه دو بازوی آنتن مارپیچی پیشنهاد شده است. نتایج اندازهگیری، افت برگشتی بهتر از dB 10 را برای پهنای باندGHZ 6/10-1/3 نشان میدهد. همچنین آنتن مذکور دارای الگوی تشعشعی دوطرفه با قطبش دایروی در کل پهنای باند میباشد. مشخصات زمانی سیستم ارسال و دریافت آنتن مارپیچی پیشنهادی با بررسی دو پارامتر ضریب همبستگی و تاخیر گروه مورد بررسی قرار گرفته است. براساس نتایج دو پارامتر زمانی، ضریب همبستگی بالاتر از 91/0 و تاخیر گروه کمتر از ns 15/0 برای آنتن پیشنهادی بهدست آمده است. ساخت و اندازهگیری آنتن مارپیچی مورد نظر برای کاربرد آشکارسازی تومور ارایه شده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1395.4.1.3.5

عنوان مقاله [English]

Design and Construction of Ultrawideband Spiral Antenna for Microwave Imaging

چکیده [English]

Recently, circular polarization ultrawideband (CP UWB) antennas have received significant attention in microwave imaging. In this paper, the use of a UWB logarithmic spiral antenna with circular polarization for tumor detection is proposed. One of the main advantages of UWB antennas to narrow-band (NB) antennas is its higher resolution. The absorption of more scattered fields is also the advantages of circular polarization antennas to linear polarization antennas. Compared with the conventional spiral antenna that uses coaxial cable for feed structure, to improve the performance of radiation characteristics, tapered microstrip to stripline balun is used to feed the two arms of spiral antenna. The measured results show that the return loss is better than 10 dB from 3/1 to 10/6 GHz. Also the radiation pattern is bidirectional with circular polarization in the entire bandwidth. The time-domain characteristic of the transmitting and receiving system using the proposed spiral antenna with studying two parameters fidelity factor and group delay is investigated. Results show that for proposed antenna, the fidelity factor is higher than 0/91 and group delay less than 0/1 5 nsec. Construction and measurement of the proposed spiral antenna for use in tumor detection are presented

کلیدواژه‌ها [English]

Ultrawideband Spiral Antenna
Tumor Detection
Return Loss
Fidelity Factor
Group Delay

مراجع

S.-G. Mao, J.-C. Yeh, and S.-L. Chen, “Ultrawideband Circularly Polarized Spiral Antenna Using Integrated Balun With Application to Time-Domain Target Detection,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, no. 7, pp. 1914-1920, July 2009.
H. K Bidhendi, H. Mazhab Jafari, and R. Genov, “Ultra-Wideband Imaging Systems for Breast Cancer Detection,” Springer Science, Ultra-Wideband and 60 GHz Communications for Biomedical Applications, pp. 83-103, 2013.
M. A. Elmansori and S. Dejan “Low Dispersion Spiral Antennan,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 60, no. 12, pp. 5522-5530, December 2012.
H. Nakano, T. Igarashi, H. Oyanagi, Y. Iitsuka, and J. Yamauchi, “Unbalanced-Mode Spiral Antenna Backed by an Extremely Shallow Cavity,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, no. 6, pp. 1625-1633, June 2009.
T. W. Eubanks, and K. Chang, “A Compact Parallel-Plane Perpendicular-Current Feed for a Modified Equiangular Spiral Antenna, ” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 58, no. 7, pp. 2193-2202, July 2010.
Z. Vahidpoor, K. Forooraghi, A. Fotowat-Ahmady, and Z. Atlasbaf, “Coplanner Waveguide-Feed Planner Spiral Antenna With Integrated Impedance Ttransformer,” Microw. Opt. Techn. Lett., vol. 55, no. 6, pp. 1338-1341, June 2013.
K. Tilley, D. Wu, and K. Chang, “Coplanar waveguide fed coplanar strip dipole antenna,” Electron. Lett, vol. 30, no. 3, pp. 176–177, 1994.
C. A. Balanis, Antenna Theory, Analysis and Design. 3nd ed. New York: Wiley, 2005.
D. M. Pozar, “Microwave Engineering,” John Wiley & Sons, Inc, 2005.
A. Mehdipour, K. Mohammadpour-Aghdam, and R. Faraji-Dana, “Complete dispersion analysis of vivaldi antenna for ultra widwband applications,” Progress In Electromagnetics Research, PIER 77, pp. 85-96, 2007.
Esmaeel Tahanian, Hamidreza Hasani, “Very Compact UWB Antenna with Group Delay Improvement,” Serbian Journal of Electrical Engineering, vol. 12, no. 2, pp. 197-204, June 2015.
A.Madannejad, H.Ameri, S.Sadeghi, R. Faraji Dana, “A miniaturized vivaldi antenna with modified feeding structure for UWB application, ” 17th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics. , Vol. 12, No. 2, pp. 1-3, July 2016.
J. C. Y. Lai, C. B. Soh, E. Gunawan, and K. S. Low, “Homogeneous and Heterogeneous Breast Phantoms for Ultra-Wideband Microwave Imaging Applications,” Prog. Electromagn. Res., vol. 100, pp. 397–415, 2010.
M. E. Yavuz, “Time reversal based signal processing techniques for ultrawideband electromagnetic sensing in random media,” Ph.D. dissertation, The Ohio State University, 2008.