研究目的
设计一种用于胸部成像的图案可重构宽带环形天线，该天线能够通过电子方式控制辐射波束方向而无需机械移动，从而满足紧凑高效电磁成像系统的需求。
研究成果
所提出的可重构环形天线模式成功实现了宽带工作、紧凑尺寸以及在方位面内-40至+40度的电子波束扫描功能。该天线能有效用于胸部成像——实验证明其可检测肺体模中的小体积水体，为便携式且经济实惠的电磁成像系统提供了潜在解决方案。
研究不足
天线的性能可能受到人体胸腔非均匀形状和固定馈电位置的影响，这可能导致某些配置下出现阻抗失配。虽然FR4基板具有成本效益，但与其他材料相比损耗更高，且偏置电路在测量过程中会引起谐振频率的偏移。
1：实验设计与方法选择：
天线设计为带电容间隙的方形环结构以实现方向图可重构性。采用ANSYS Electronics Desktop (AEDT)进行仿真分析性能。设计中包含PIN二极管用于电子切换间隙位置以改变辐射方向。
2：样本选择与数据来源：
使用胸腔仿体进行实验验证，通过少量水（5毫升）模拟人体组织以呈现肺水肿状态。
3：实验设备与材料清单：
FR4基板、SMA连接器、PIN二极管（MACOM MA4SPS402）、电感器（射频扼流圈）、电容器（直流阻断器）、电池、矢量网络分析仪、笔记本电脑及胸腔仿体。
4：2）、电感器（射频扼流圈）、电容器（直流阻断器）、电池、矢量网络分析仪、笔记本电脑及胸腔仿体。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：制作天线并在自由空间及胸腔仿体附近进行测量。记录不同开关状态下的S参数和辐射方向图。成像过程包括信号发射、回波数据接收以及杂波消除和成像算法应用。
5：数据分析方法：
采用两步波束成形技术和快速频域成像方法构建胸腔图像，对比健康与非健康案例。
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SMA connector
SubMiniature Version A
Feeding the antenna from the rear side
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PIN diode
MA4SPS402
MACOM
Electronically switching between gap positions to enable pattern reconfigurability
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Inductor
RF choke
Biasing the PIN diodes, acting as RF chokes to block RF signals in the DC biasing circuit
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Capacitor
Chip capacitor
Blocking DC current towards the RF port, used as DC blocks in the biasing circuit
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Battery
Providing DC bias voltage for the PIN diodes
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Vector network analyzer
Measuring S-parameters and other RF characteristics of the antenna
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Thorax phantom
Multipurpose Chest Phantom
Kyoto Kagaku
Emulating human thorax tissues for experimental validation of the antenna in imaging applications
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FR4 substrate
Base material for fabricating the antenna, providing structural support and dielectric properties
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