CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE, NELLA BANDA 8-40 GHZ, DELLE POSSIBILITA’ OPERATIVE DI UN SISTEMA RADAR PER APPLICAZIONI BIOMEDICALI

This thesis deals with the technical characterization of a machine aimed at breast cancer detection through microwaves and millimeter waves. This technology is presented as a possible solution to problems related to mammography and ultrasound techniques. Specifically, the behaviors of three types of antennas are studied: X-band antennas, Ku-band antennas, and K-Ka-band (double-ridge waveguide) antennas. X-band antennas cover a frequency range between 8.2 GHz and 12 GHz, Ku-band antennas cover a range from 10 GHz to 15 GHz, and K-Ka-band antennas use frequencies between 18 GHz and 40 GHz. Several tests are discussed in the thesis, which allowed us to identify the parameters for acquisitions and the physical and technical machine’s limits. Regarding the former, we studied the impact of the machine frame on the detected signals, the usefulness of having anechoic material inside the detection area to obtain a cleaner signal, the geometry of the anechoic material, and finally the spatial limits at which a target can be positioned to be visible by the system. Regarding the acquisition parameters, tests have been carried out to determine the number of points, IF values, acquisition bandwidth, and the number of averages to be performed on the signal before acquisition, as well as the same parameters used during e-cal calibration.

L'elaborato tratta della caratterizzazione tecnica di un macchinario teso alla rilevazione dei tumori attraverso le microonde e le onde millimetriche. Questa tecnologia si pone come possibile soluzione ai problemi legati alle tecniche di mammografia e di ecografia. Si vanno a studiare nello specifico i comportamenti di tre tipologie di antenne: antenne in banda X, in banda Ku e in banda K e Ka. Le antenne in banda X coprono un range di frequenze compreso fra 8.2 GHz e 12 GHz, quelle in banda Ku un range che va da 10 GHz a 15 GHz e infine le antenne in banda K e Ka (nello specifico, le double-ridge waveguide) utilizzano le frequenze tra i 18 GHz e i 40 GHz. All'interno dell'elaborato vengono affrontati diversi test che ci hanno permesso di individuare i parametri per effettuare le rilevazioni e i limiti fisici e tecnici a cui la macchina si può spingere. Per quanto riguarda la caratterizzazione fisica si affrontano i temi riguardanti l’impatto del telaio della macchina sui segnali rilevati, l’utilità o meno di avere dell’anecoico all’interno dell’area di rilevazione per ottenere un segnale meno compromesso, la geometria dell’anecoico stesso e infine i limiti spaziali a cui si può posizionare un target per essere visibile dal sistema. Per quanto riguarda invece i parametri di acquisizione sono stati svolti dei test per stabilire il numero di punti, i valori di IF, la banda di acquisizione e il numero di medie da fare sul segnale prima dell’acquisizione oltre che gli stessi parametri appena citati ma utilizzati in fase di calibrazione con e-cal.