| dc.date.accessioned | 2022-07-14T12:11:21Z | |
| dc.date.available | 2022-07-14T12:11:21Z | |
| dc.date.issued | 2019-09 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202207126455 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/14000 | |
| dc.language.iso | eng | eng |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 620 | |
| dc.title | Multi-Frequency Microwave Radiometer for Medical Thermography | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Microwave radiometer systems are an entirely non-invasive, non-toxic, avoiding ionizing radiation, and relatively inexpensive detecting modality. The microwave radiometry technique is based on the measurement of natural electromagnetic noise signals emitted by lossy materials. In medicine, microwave radiometry technique offers a non-invasive thermometry method having the potential advantages of monitoring and producing a full map of the temperature deeply inside the human tissues. The method of diagnosing procedures is safer and more comfortable during the examination.
The former microwave radiometer systems require stabilization techniques to eliminate the systematic errors like gain variations, system temperature variations, and reflection variations in the interface between the antenna and the human body. The previous stabilization techniques require passive components (circulator, coupler, or switch) between the antenna and other system components to inject a reference noise signal into the human body. Consequently, the microwave radiometer system has lost the passive property, and this could be risky for the health of the human body. As well as adding passive components between the antenna and the other system components reduces the temperature sensitivity because of an increase in the total noise figure.
Unlike to the available microwave radiometer systems in the medical applications, an innovative system design is proposed to build the microwave radiometer system with a passive stabilization technique that does not need to inject noise signals into the human body. To improve the system’s spatial resolution, the proposed system has two radiometric channels which have different operating frequency ranges. The first subsystem channel operates in the frequency range of 1.1 GHz to 1.65 GHz. The second subsystem channel operates in the frequency range of 3.25 GHz to 4.25 GHz. In the proposed system, a novel multi-frequency Archimedean spiral antenna-coupler is proposed to combine two functions in one structure which reduce the complexity of the radiometer system. This design also reduced the total system noise figure, because the antenna is connected directly to the first stage of a low noise amplifier. | eng |
| dcterms.abstract | Auf Mikrowellenradiometern basierende Systeme sind eine vollständig non invasive, ionisierende Strahlung vermeidende und relativ günstige Diagnosemethode. Die Mikrowellenradiometrie basiert auf der Messung natürlich em elektromagnetischem Rauschens, welches von verlustbehafteten Materialien ausgesendet wird. Die Mikrowellenradiometrie bietet in der Medizin eine noninvasive Thermometriemethode mit dem potentiellen Vorteil eines Monitorings und dem Erstellen einer Temperaturverteilungskarte tief im Inneren menschlichen Gewebes. Diese Methode des Diagnoseverfahrens ist während der Untersuchung sicherer und komfortabler. In dieser Arbeit wird ein innovatives Radiometersystem mit einer passiven Stabilisierungstechnik vorgestellt, das anders als die bisher im medizinischen Bereich zur Verfügung stehenden Mikrowellenradiometer, ohne Einfügen von Rauschsignalen in den menschlichen Körper auskommt. Um die räumliche Auflösung zu erhöhen, arbeitet das vorgestellte System mit zwei radiometrischen Kanälen mit unterschiedlichen Frequenzen. Der erste Kanal des Systems arbeitet im Frequenzbereich von 1,1 GHz bis 1,65 GHz, der zweite Kanal arbeitet im Frequenzbereich von 3,25 GHz bis 4,25 GHz. In dem vorgestellten System wird eine neuartige archimedische Mehrfrequenz-Spiralantenne mit integriertem Koppler verwendet. Diese kombiniert zwei Funktionen in einer Struktur, um die Komplexität des Radiometersystems zu reduzieren. Diese Art der Ausführung reduziert gleichzeitig das Rauschmaß des gesamten Systems, da die Antenne direkt mit der ersten Stufe des rauscharmen Eingangsverstärkers verbunden ist. Der archimedische Spiralantennenkoppler ist als Mehrlagenkonstruktion ausgeführt und beinhaltet zwei Spiralstrukturen, um den radiometrischen Antennenwirkungsgrad zu maximieren. Weiterhin ist eine gekoppelte Mikrostreifenleitung unter den aktiven Regionen der beiden Spiralantennenstrukturen integriert. Die Messung der S-Parameter der Tore des Kopplers im Prototypen zeigen, daß die Rückflussdämpfung der Eingänge weniger als -10 dB beträgt und der Koppler einen Kopplungsfaktor von ca. -25 dB für den ersten Kanal und -17 dB für den zweiten Kanal aufweist. Zudem beträgt der Isolationsfaktor für den ersten Kanal ca. -45 dB und für den zweiten Kanal -24 dB. Zur Bestimmung der Verteilung der SAR (specific absorption rate) wird ein neuartiges Phantom für menschliches Gewebe aus Blumensteckschwam, getränkt mit einer Salzlösung (6g/l), verwendet. Mit den SAR-Messungen wurde der radiometrische Antennenwirkungsgrad bestimmt. Beim ersten Kanal beträgt der radiometrische Antennenwirkungsgrad bei einer Objektgröße von 10 mm und einer Tiefe von 15 mm im beobachteten Medium ca. 1,8%. Dadurch erhält man einen radiometrischen Antennenkontrast von 90 mK bei einem internen Kontrast von 5 K. Beim zweiten Kanal beträgt der radiometrische Antennenwirkungsgrad für eine Objektgröße von 6 mm und einer Tiefe von 5 mm ca. 2,27%. Dadurch erhält man einen radiometrischen Antennenkontrast von 113,5 mK bei einem internen Kontrast von 5 K. | ger |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Hadi, Raid | |
| dcterms.dateAccepted | 2020-07-22 | |
| dcterms.extent | xxiii, 141 Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik | |
| dc.contributor.referee | Bangert, Axel (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Lehmann, Peter (Prof. Dr.) | |
| dc.subject.swd | Mikrowellenradiometrie | ger |
| dc.subject.swd | Nichtinvasive Diagnostik | ger |
| dc.subject.swd | Prozessentwicklung <Technik> | ger |
| dc.subject.swd | Frequenz | ger |
| dc.subject.swd | Thermografie | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true | |
