Návrh vlnovodného anténního elementu pro mikrovlnné zobrazování s využitím 3D tisku

Abstract

Cílem práce je porovnání klasického vlnovodného anténního elementu s elementem vyrobeným pomocí 3D tisku. Práce se zaměřuje na samotnou problematiku výroby vlnovodného elementu 3D tiskem, a to z pohledu jak materiálu, tak funkčnosti. Geometrie elementu a potřebné simulace jsou provedeny v numerickém prostředí COMSOL Multiphysics se zaměřením na pracovní frekvenci 1 GHz. Výsledky jsou založeny na porovnání přenosových a odrazových koeficientů identických elementů, lišících se pouze druhem výroby. Pro všechny antény jsou experimentální měření provedena v kapalném fantomu lidského mozku. Na základě výsledků numerických měření byly vytvořeny modely vlnovodných aplikátorů pro mikrovlnné zobrazování. Impedanční přizpůsobení kovových aplikátorů je dostatečné a tudíž aplikátory mohou být využity v následujících projektech. Pokovené umělohmotné aplikátory nejsou dostatečně impedančně přizpůsobené pro použití. V budoucích projektech by mohlo být možné výrobu optimalizovat a dosáhnout tím požadovaných parametrů vlnovodu.

The main purpose of this work is a comparison of two waveguide antenna elements. One made the classic way and one made by 3D printing. In the work, we mainly look on the matters of production, whether from the side of materials or from the side of functionality. The element geometry and all needed simulations were realized in a numeric interface COMSOL Multiphysics with targeted work frequency 1 GHz. Results are based on a comparison of transmission and reflection coefficients of these identical elements, differencing only in a method of production. For all the antennas, experimental measurements were realized in a liquid phantom of a human brain. Models of waveguide applicators for microwave imaging were made based on parametric measurements. Impedance optimalization of metal waveguides was sufficient and thus the applicators can be used in future projects. Metalized plastic waveguides weren't sufficiently optimized for their work frequency and thus are not to be in further use. It future projects, there might be a way to optimalize the production and reach desired parameters of a waveguide.