Элементы для антенной решётки радиотермометрии биологических объектов

И.О. Порохов; С.В. Агасиева; В.Ю. Леушин; В.Ф. Лось; Г.А. Гудков

doi:10.18127/j5604128-202401-06

Элементы для антенной решётки радиотермометрии биологических объектов

И.О. Порохов¹, С.В. Агасиева², В.Ю. Леушин³, В.Ф. Лось⁴, Г.А. Гудков⁵

научная статья УДК 621.396 Страницы: 75-83 doi.org/10.18127/j5604128-202401-06

^1,2,3 Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы (Москва, Россия)
^4,5 ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН» (Москва, Россия)

Ключевые слова: Радиотермометрия антенная решётка плоская биконусная антенна двухзаходная архимедова спиральная антенна

Аннотация

Постановка проблемы. Для исследования температурных полей внутри биологических объектов методом радиотермометрии в СВЧ-диапазоне применяют антенные решетки, состоящие из отдельных элементов. Такие антенные элементы должны иметь минимальные размеры и низкий уровень взаимной связи при размещении их на биологических объектах.

Цель. Провести расчёт параметров антенн линейной и вращающейся поляризаций, предназначенных для работы в составе антенных решёток, для радиотермометрии внутренних тканей человека.

Результаты. Получены распределения поглощённой мощности внутри биологического фантома. Определена величина взаимной связи между близко расположенными элементами при работе в составе антенной решётки.

Практическая значимость. Предложены конструкции антенных элементов для работы в составе антенных решёток для задач радиометрии биологических объектов.

Поступила: 11.12.2023
Одобрена: 29.12.2023
Принята: 26.01.2024

Для цитирования

Порохов И.О., Агасиева С.В., Леушин В.Ю., Лось В.Ф., Гудков Г.А. Элементы для антенной решётки радиотермометрии биологических объектов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2024. Т. 29. № 1. С. 75−83. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j15604128-202401-06

Список источников

Леушин В.Ю., Сидоров И.А., Порохов И.О., Чижиков С.В., Агасиева С.В., Агандеев Р.В. Многоканальный медицинский
3D-радиотермограф // Биомедицинская радиоэлектроника. 2022. T. 25. №6. С. 60−66. DOI 10.18127/j15604136-202206-07.
Порохов И.О., Попов В.П., Кондратьев А.А., Козлов И.А., Алимирзоев Р.Р., Леушин В.Ю., Агасиева С.В., Антоненкова А.Ю. Широкополосная активная антенна для мониторинга источников электромагнитного излучения // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2022. Т. 14. № 3. С. 14–21. DOI 10.18127/j22250980-202203-02.
Лосев А.Г., Попов И.Е., Гудков А.Г., Чижиков С.В. Интеллектуальный анализ данных микроволновой радиотермометрии в медицинской диагностике // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2023. Т. 15. № 1. С. 5–22. DOI 10.18127/ j22250980-202301-01.
Поляков М.В., Хоперсков А.В., Гудков А.Г., Чижиков С.В. Математическое моделирование яркостной температуры в биологических тканях для задач медицинской диагностики // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2023. Т. 15. № 2. С. 5–21. DOI 10.18127/j22250980-202302-01.
Седельников Ю.Е., Потапова О.В., Садыков А.Р., Скачков В.А. Сфокусированные антенны в задачах контактной радиотермометрии // Журнал радиоэлектроники. 2021. № 3. DOI 10.30898/1684-1719.2021.3.11.
Шабашов Е.П., Шабунин С.Н., Мрдакович Б. Моделирование и анализ свойств спиральной антенны для исследования излучения головного мозга в микроволновом диапазоне // Ural Radio Engineering Journal. 2020. Т. 4. № 1. С. 84–99. DOI 10.15826/urej.2020.4.1.005.
Panchenko B.A, Kublanov V.S., Baranov S.A., Borisov V.I., Sedelnikov Y.E. Antenna for contact microwave radiometers for monitoring of the brain microwave radiation // International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES). Firenze, Italy. 2017. P. 7916406. DOI 10.23919/ROPACES.2017.7916406.
Momenroodaki P., Popović Z., Fallahpour M. Antenna probes for power reception from deep tissues for wearable microwave thermometry // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting. San Diego, USA. 2017. P. 573–574. DOI 10.1109/APUSNCURSINRSM.2017.8072329.
Kim I., Lee D.-M., Cho M.-H., Lee Y.-J., Han J.-H., Shin J.-W., Lee H.-Y., Kim E.-S., Kim N.-Y. Compact dual-band on-body near field antenna with reflector for measuring deep core temperature // IEEE Access. 2023. V. 11. P. 32944–32953. DOI 10.1109/ ACCESS.2023.3262997.
Rodrigues D.B., Maccarini P.F., Salahi S., Oliveira T.R., Pereira P.J.S., Limão-Vieira P., Snow B.W., Reudink D., Stauffer P.R. Design and optimization of an ultra-wideband and compact microwave antenna for radiometric monitoring of brain temperature // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2014. V. 61. № 7. P. 2154–2160. DOI 10.1109/TBME.2014.2317484.
Scheeler R., Kuester E.F., Popović Z. Sensing depth of microwave radiation for internal body temperature measurement // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. V. 62. № 3. P. 1293–1303. DOI 10.1109/TAP.2013.2295595.
Sugumar S.P., Arunachalam K., Krishnamurthy C.V. Design of an ultra-wide band active antenna for medical microwave radiometry // URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC). New Delhi, India. 2019. P. 1–3. DOI 10.23919/URSIAP-RASC.2019.8738779.
Dielectric Properties. IT'IS Foundation. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://itis.swiss/virtual-population/tissue-properties/database/dielectric-properties/, дата обращения 12.07.2023.
Rahardjo E.T., Witjaksono G., Lestari A.A., Yarovoy A., Ligthart L.P. A stripline balun design for UWB bow-tie antenna application // Asia-Pacific Microwave Conference. Bangkok, Thailand. 2007. P. 1–4. DOI 10.1109/APMC.2007.4555161.

[1] Леушин В.Ю., Сидоров И.А., Порохов И.О., Чижиков С.В., Агасиева С.В., Агандеев Р.В. Многоканальный медицинский
3D-радиотермограф // Биомедицинская радиоэлектроника. 2022. T. 25. №6. С. 60−66. DOI 10.18127/j15604136-202206-07.

[2] Порохов И.О., Попов В.П., Кондратьев А.А., Козлов И.А., Алимирзоев Р.Р., Леушин В.Ю., Агасиева С.В., Антоненкова А.Ю. Широкополосная активная антенна для мониторинга источников электромагнитного излучения // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2022. Т. 14. № 3. С. 14–21. DOI 10.18127/j22250980-202203-02.

[3] Лосев А.Г., Попов И.Е., Гудков А.Г., Чижиков С.В. Интеллектуальный анализ данных микроволновой радиотермометрии в медицинской диагностике // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2023. Т. 15. № 1. С. 5–22. DOI 10.18127/ j22250980-202301-01.

[4] Поляков М.В., Хоперсков А.В., Гудков А.Г., Чижиков С.В. Математическое моделирование яркостной температуры в биологических тканях для задач медицинской диагностики // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2023. Т. 15. № 2. С. 5–21. DOI 10.18127/j22250980-202302-01.

[5] Седельников Ю.Е., Потапова О.В., Садыков А.Р., Скачков В.А. Сфокусированные антенны в задачах контактной радиотермометрии // Журнал радиоэлектроники. 2021. № 3. DOI 10.30898/1684-1719.2021.3.11.

[6] Шабашов Е.П., Шабунин С.Н., Мрдакович Б. Моделирование и анализ свойств спиральной антенны для исследования излучения головного мозга в микроволновом диапазоне // Ural Radio Engineering Journal. 2020. Т. 4. № 1. С. 84–99. DOI 10.15826/urej.2020.4.1.005.

[7] Panchenko B.A, Kublanov V.S., Baranov S.A., Borisov V.I., Sedelnikov Y.E. Antenna for contact microwave radiometers for monitoring of the brain microwave radiation // International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES). Firenze, Italy. 2017. P. 7916406. DOI 10.23919/ROPACES.2017.7916406.

[8] Momenroodaki P., Popović Z., Fallahpour M. Antenna probes for power reception from deep tissues for wearable microwave thermometry // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting. San Diego, USA. 2017. P. 573–574. DOI 10.1109/APUSNCURSINRSM.2017.8072329.

[9] Kim I., Lee D.-M., Cho M.-H., Lee Y.-J., Han J.-H., Shin J.-W., Lee H.-Y., Kim E.-S., Kim N.-Y. Compact dual-band on-body near field antenna with reflector for measuring deep core temperature // IEEE Access. 2023. V. 11. P. 32944–32953. DOI 10.1109/ ACCESS.2023.3262997.

[10] Rodrigues D.B., Maccarini P.F., Salahi S., Oliveira T.R., Pereira P.J.S., Limão-Vieira P., Snow B.W., Reudink D., Stauffer P.R. Design and optimization of an ultra-wideband and compact microwave antenna for radiometric monitoring of brain temperature // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2014. V. 61. № 7. P. 2154–2160. DOI 10.1109/TBME.2014.2317484.

[11] Scheeler R., Kuester E.F., Popović Z. Sensing depth of microwave radiation for internal body temperature measurement // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. V. 62. № 3. P. 1293–1303. DOI 10.1109/TAP.2013.2295595.

[12] Sugumar S.P., Arunachalam K., Krishnamurthy C.V. Design of an ultra-wide band active antenna for medical microwave radiometry // URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC). New Delhi, India. 2019. P. 1–3. DOI 10.23919/URSIAP-RASC.2019.8738779.

[13] Dielectric Properties. IT'IS Foundation. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://itis.swiss/virtual-population/tissue-properties/database/dielectric-properties/, дата обращения 12.07.2023.

[14] Rahardjo E.T., Witjaksono G., Lestari A.A., Yarovoy A., Ligthart L.P. A stripline balun design for UWB bow-tie antenna application // Asia-Pacific Microwave Conference. Bangkok, Thailand. 2007. P. 1–4. DOI 10.1109/APMC.2007.4555161.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи