Porovnání standardně vyrobitelných a 3D tištěných planárních anténních elementů pro mikrovlnné biomedicínské aplikace

Abstract

Cílem práce je porovnání planárních anténních elementů s elementy vyrobenými technologií 3D tisku. Práce je zaměřena na prozkoumání problematiky výroby dvou typově odlišných antén pomocí 3D tisku a to jak z fyzikálního hlediska, tak i ekonomického. Jednotlivé geometrie antén a následné simulace fyzikálních jevů byly provedeny pomocí numerického prostředí COMSOL Multiphysics. Jako dvě typově odlišné antény byly vybrány Bowtie anténa pro mikrovlnné zobrazování a Eliptická monopolární anténa pro mikrovlnnou hypertermii. Výsledky popisují porovnání daných antén na základě metody výroby, a to pomocí měření přenosových a odrazových koeficientů pro jednotlivé antény. Pro měření těchto parametrů je použit kapalný fantom lidského mozku. Při porovnání výsledků v závislosti na metodě výroby bylo zjištěno, že antény vyrobené technologií 3D tisku nejsou dostatečně impedančně přizpůsobeny pro klinické použití. V dalších studiích by se tedy mohla tato výroba optimalizovat například pomocí jiných materiálů či zajištění jiného způsobu napájení a tím dosáhnout požadovaných parametrů daných typů antén.

This work aims to compare planar antenna elements with elements produced by 3D printing technology. The main focus of the work is to examine the production of two different types of antennas using 3D printing, both from a physical and economic point of view. Individual designs of antenna geometry and subsequent simulations of physical phenomena were performed using the numerical environment COMSOL Multiphysics. Bowtie antenna for microwave imaging and Elliptical monopolar antenna for microwave hyperthermia were chosen as two different types of antennas. The results describe the comparison of the antennas based on the method of production by measuring the transmission and reflection coefficients for individual antennas. A liquid phantom of the human brain is used to measure these parameters. When comparing the results depending on the production method, it was found that the antennas produced by 3D printing technology are not sufficiently impedance matched for clinical use. In further studies, this production could be optimized by using other materials or providing a different method of power supply and thus achieve the required parameters of the types of antennas, for example.