Diseño e implementación de una antena monopolo de banda ancha para detección de anomalías en mama

Abstract

El objetivo de la presente tesis fue encontrar una configuración de antena que permita contribuir con los sistemas radar en imágenes por microondas, estos sistemas son aplicados para el área de biomédicas, identificando tumoraciones en el cuerpo humano, sin embargo, parte de nuestro objetivo es enfocarlo en la mama. Las limitaciones y desventajas en los métodos de diagnóstico actuales abren la puerta de la investigación del uso de imágenes de microondas (MWI), como un método alternativo o complementario en la detección de tumoraciones. Es importante recalcar que las imágenes de microondas usan una técnica más barata y segura que las modalidades tradicionales, sin embargo, no los remplazan, sino que contribuyen con un diagnóstico temprano. Dado que esta técnica utiliza una radiación no ionizante, se considera menos dañina para los pacientes. El principio de detección de las tumoraciones en sistemas de radar, aplicado en imágenes por microondas en el dominio de la frecuencia, consiste en el uso de una antena adherida a la mama, ya que estos sistemas operan en campo cercano. La antena puede operar como un transceptor o una antena trasmisora y otra(s) receptora(s), es decir la onda trasmitida traspasa los tejidos biológicos de la mama, pero estos poseen perdidas por sus propiedades dieléctricas de cada tejido, produciendo una onda reflejada la cual se procesa, para formar una imagen de la anomalía mediante un procesamiento de imágenes. Las señales electromagnéticas alimentadas a la antena trasmisora y capturada por la misma antena u otras, se caracterizan por los parámetros de dispersión “parámetros S”. Para mamas con y sin tumoraciones son diferentes, lo que puede ser utilizado como una herramienta, técnica y método de detección. No obstante, estas diferencias podrían ser más definidas si se utiliza una configuración de matriz de antenas (Array). Considerando el rango de frecuencias se analizaron varios tipos de antenas (Vivaldi, triangular, circular, patch, anillo y monopolo), llegando a la conclusión que las antenas que se adhieren a la mama son mejores, por ello se optó en diseñar e implementó una antena tipo monopolo la cual funciona de 2 a 6 GHz, las dimensiones de la antena del radiador es de 2.4x1.8cm, utilizó una placa PCB FR-4 con un grosor de 1.5 mm, espesor de cobre 17 micras y una constante dieléctrica de 4.4. Se trabajó sobre el software HFSS (High Frequency Structure Simulator). Para la validación de la antena implementada se desarrolló un conjunto de ensayos dentro de una cámara anecoica (perteneciente al grupo GREMA de la Universidad Carlos III de Madrid), se verificó que los resultados experimentales obtenidos tienen semejanza con los resultados simulados.