Mikrodalga beyin görüntüleme sistemleri için UWB anten tasarımı, analizi ve geliştirilmesi
Design, analysis, and development of UWB antennas for microwave brain imaging systems
- Tez No: 928947
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN ÇINAR, DOÇ. DR. HAYRETTİN ODABAŞI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
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.
Özet (Çeviri)
This thesis addresses broadband antenna design methods used in microwave radar imaging within the context of breast cancer and stroke diagnosis applications. The analysis and characterization of the antennas were conducted around tissue environments and validated through laboratory testing. First, a broadband slot antenna was designed for breast cancer diagnosis and tested within a“matching medium.”The matching medium was prepared by considering the average dielectric constant of breast tissues; the antenna parameters were analyzed in a simulation environment, and the S11 parameter was measured in the laboratory. Second, a realistic head phantom was developed to analyze the antenna designed for brain imaging. The phantom was constructed to include different tissue types such as skin, skull, gray matter, white matter, and cerebrospinal fluid (CSF), and its electrical properties were measured in a laboratory setting. The phantom model contains four cavities of varying sizes and positions, allowing the simulation of various stroke scenarios by placing healthy or unhealthy cores in these cavities. Additionally, a broadband, miniaturized sinuous antenna was designed for microwave brain imaging. The bandwidth was enhanced by adding three strip rings to the back of the substrate and connecting them to the radiator arms through vias. The antenna was optimized, fabricated, and tested within a matching medium. A broadband, low-profile metasurface antenna was also designed for operation in the low-frequency band (2.3–3.6 GHz), achieving reconfigurable radiation properties using a three-arm slotted antenna with PIN diodes. The antenna dynamically controls a wide beam steering range of -35° to 35° across three different scenarios. Finally, a three-layer active phase gradient metasurface (PGM) design was presented. In this design, the phases of electromagnetic waves were controlled by adjusting the states of the PIN diodes, enabling dynamic beam steering directions of 0°, ±11°, ±18°, ±26°, and ±35° within the 3.6–3.9 GHz frequency range.
Benzer Tezler
- Design and optimization of compact vivaldi antenna with matching medium for microwave brain imaging applications
Mikrodalga beyin görüntüleme uygulamaları için eşleştirme ortamına sahip kompak vıvaldı antenin tasarımı ve optimizasyonu
CAFER UYANIK
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
- Beyin izleme yöntemleri için anten dizisi tasarımı ve modellemesi
Antenna array design and modelling for brain monitoring methods
HAVVA DEMET İŞLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM COŞKUN
- Mikrodalga yüzey empedansı yöntemiyle beyin kanaması görüntülenmesi
Brain stroke detection via microwave surface impedance
NERGİS ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
- Using nitrogen-vacancy center diamond as a quantum sensor for magnetic anomaly detection
Azot-boşluk merkezli kuantum elmas sensörler ile manyetik anomali tespiti
ÖMERTAHA GÜNGÖR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GELİR
- Fıstık ezmesinin mikrodalga ve radyo frekansı ile ısınma hızı ve homojenliğinin deneysel olarak karşılaştırılması
Experimental comparison of microwave and radio frequency heating of peanut butter
EZGİ PARIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gıda MühendisliğiMersin ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNÇ KORAY PALAZOĞLU