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. ∞接触式微波喇叭辐射器
用介质透镜聚束和匹配方法的研究
第二军医大学长海医院阁坚强’赵晋新—
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东南大学顾本立以
【提要】本文讨论丁用介质透镜聚焦和匹配微波束的方法。计算机模拟实验结果和窦际实验结果均表萌
介质透镜可有效地将微波束能量聚焦。该方法可用于设计实用的医用接触式微波辐射器。
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引言失一般性,本文对介质透镜的制作材料用聚
在生物医学的微波加温治疗、微波诊断四氟乙烯时进行了研究。该方法可推广用于
/ 检测以及工业上的无损检测等应用中,往往设计医用接触式微波辐射器。
需要将微波能量集中, 也即希望有一种类似本文首先用计算机模拟方法计算了辐射
光学聚焦透镜的装置, 把能量集中于所需加器的近场分布, 然后设计透镜, 并计算加设
一温的肿瘤区域或所需探测的区域医用微波透镜后的场分布和聚柬情况;最后进行了近
喇叭辐射器辐射端口与人体直接接触时,人区场测量, 得到了与计算机模拟实验结果相
体的介电常数和空气相差较大, 会存在严重符很好的结果。
的微波反射, 需要在喇叭天线和人体之问适天线近塌计算
当匹配, 以消除反射。天线近场计算不象普通天线那样计算远
为了聚束和匹配,我们在辐射器端口和区方向图, 增益等,而主要计算照射范围内
人体之间加设了介质透镜。当把微波透镜直的电场强度分布。在近区及远近交界处,存
接装在辐射器端口并与人体接触时, 微波透在着谐振场和辐射场的混迭,曰和日之间的
镜处于天线近场, 众所周知近区场的计算是相位差也是变化的,因此对天线的特性较难
比较复杂的。在这种情况下,如何加设透镜, 用少数参量表示。考虑到损耗主要与电场国
其聚束效果怎样, 这是我们要探索的问题。有关, 我们按习惯定义波柬宽度, 令波束在
人体的介电常数为,
介电常数也较高,为了制造和测量方便,且不现在上海科技太学电子工程系
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中国医疗器械杂志年第卷第期
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波束边界,通过改变天线口面上的相位分布、分布下, 电磁波产生干涉作用, 结果在某一
振幅分布、口径面积等可涧整波束在不同距希望的区域内, 能量向中心轴集中, 形成聚
离上的宽度。柬。
计算机的高速运算使复杂的近场分布计设口面上已存在的相位分布是距口面
算容易实现。一般的辐射器大部分为矩形或处射出的球面波,要把口面上的相位校正使
圆喇叭端口辐射,这种天线可看成是一个在能量向距面另一边。的点上聚束。如果透
有限面上有已知源场的天线, 并可设想一个镜两边介质的介电常数相同为“透镜材料
包括这个有限面在内的无限大封闭面,除这为￡.则当。￡时为凸透镜,当·“
有限面上的源场外,其余的点源场垒为零, 时为凹透镜。可以对一个面规定形状,然后
这时可用积分公式计算口面外的场分布。若设计另一曲面, 达到所需相位修正。因为
已知口面源场分布为, :等于,则电磁波将在界面产生反射,
洳, 日,,‘一般来说应在透镜外侧再加匹配层