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如何使用CST仿真软件设计微波热疗天线并进行优化

消耗积分:1 | 格式:pdf | 大小:0.22 MB | 2020-07-07

杨平

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  1、引言微波热疗就是利用电磁能量在人体组织中所产生的热效应,使组织细胞温度升至41℃到45℃的有效治疗高温区,并且维持一定的时间,加速病变细胞的死亡,但不损伤正常细胞组织。因此合理设计辐射器天线的结构,精确计算辐射电场分布,是正确判断微波热疗过程温度热场分布的前提。本文采用CST仿真软件建立了微波热疗模型,通过该模型设计了一种高效实用的辐射天线,具有很好的近场辐射方向性,同时保证了良好的SAR分布。

  2、微波热疗建模

  2.1、天线模型

  为了避免对组织细胞造成伤害,通常采用具有若方向性的圆波导天线,其工作频率为915MHz。然而,通过仿真分析发现,单纯的圆波导天线的电磁近场聚焦作用较差。为了使天线具有更好的辐射性能,设计中采用给圆波导加脊的方式,使得电磁场分布集中在两脊之间。为了保证阻抗的匹配,将同轴线的外导体连接在脊波导边上,内导体延伸至相对的脊内达到匹配,形成单极辐射器;同时脊为线性变化,阻抗由50Ω渐变到165Ω。如图1(a)所示,其中圆波导半径R=7.367cm,长度为L=16.78cm,壁厚t=0.35cm,后腔深度l=0.35cm,波导内脊间距h1=0.866cm,辐射口面脊间距h2=4.48cm,采用50Ω同轴馈电。

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