Dissertação

{en_GB=Antennas Design and Image Reconstruction for Microwave Imaging Systems} {} EVALUATED

{pt=Esta Dissertação apresenta os passos para projectar uma antena ”Palm Tree Vivaldi” (PTVA ao longo do texto) útil para Sistemas de Imagiologia por Microondas e propõe um Algoritmo de Reconstrução de Imagem com técnicas de calibração, baseadas no algoritmo Delay and Sum (DAS), que tem por objectivo detectar hemorragias intracranianas. A PTVA prototipada é uma estrutura pequena, compacta e fina (110x95x0.83 [mm3]), oferecendo características Ultra Wideband (UWB) na banda de frequências de 1.61-3.02 GHz, diagrama de radiação directivo e pequena distorção de impulso. A PTVA apresenta ressonadores de ranhura nos elementos radiantes, que são uma inovação com o objectivo de miniaturizar as antenas Vivaldi ao confinar o campo eléctrico, criando assim um aumento das correntes superficiais nos ressonadores, levando a um aumento do comprimento eléctrico da antena. Uma descrição do algoritmo DAS é apresentada e ilustra as capacidades de reconstrução de imagem do DAS no ar. Implementado o algoritmo DAS, uma extensão do mesmo para um cenário mais complexo foi realizada, propondo técnicas de calibração, a implementação do Princípio de Fermat e de uma janela de integração para um modelo de uma cabeça humana com uma hemorragia. Esta Dissertação é concluída através da realização de medidas com a PTVA prototipada e aplicando o DAS implementado com o objectivo de detectar uma anomalia de água, simulando uma hemorragia, no interior de um phantom de uma cabeça humana, com permitividade próxima daquela encontrada no cérebro humano., en=This Thesis presents the design steps of a “Palm Tree Vivaldi” antenna (onwards PTVA) suitable for Microwave Imaging Systems and proposes an Image Reconstruction Algorithm with calibration techniques, based on the Delay and Sum (DAS) algorithm, which aims at detecting intracranial haemorrhages. The prototyped PTVA is a small, compact and thin structure (110x95x0.83 [mm3]), offering Ultra Wideband (UWB) characteristics in the 1.61-3.02 GHz frequency band, directive radiation pattern and small reflected pulse distortion. The PTVA features edge slot resonators on its radiators, which are a novel feature used to miniaturize Vivaldi antennas dimensions by confining the electric field, thus creating an increase of the surface current distributions in the resonators, leading to an increased electric length of the antenna. A description of the DAS algorithm is presented and it illustrates the DAS image reconstruction capabilities in the air. By implementing the DAS algorithm, its extension to a more complex scenario is performed, by proposing calibration techniques, the implementation of Fermat’s Principle and an integration window for a human head model with an haemorrhage. The Thesis is concluded by performing measurements with the prototyped PTVA and applying the implemented DAS algorithm aiming at detecting a water anomaly, emulating an haemorrhage, inside a human head phantom, with permittivity close to the one found in the human brain.}
{pt=Antena Vivaldi, Algoritmo Delay and Sum, Reconstrução de Imagem, Design de Antenas, Sistemas de Imagiologia por Microondas, en=Vivaldi antenna, Delay and Sum Algorithm, Image Reconstruction, Antenna Design, Microwave Imaging Systems}

Abril 5, 2018, 17:45

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Carlos António Cardoso Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

António Manuel Restani Graça Alves Moreira

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado