用于肺癌电磁介电传感的高增益混合金属耶路撒冷槽太赫兹贴片天线

《IEEE Journal of Photovoltaics》：High-Gain Hybrid Metal Jerusalem-Slot THz Patch Antenna for Electromagnetic Dielectric Sensing of Lung Cancer

　　摘要：肺癌的早期检测对于改善患者预后和生存率至关重要。本研究提出了一种高增益耶路撒冷槽太赫兹（THz）贴片天线，用于基于介电对比传感的非侵入式肺部肿瘤检测。所提出的天线使用CST Microwave Studio 2017进行设计和分析，同时采用多层肺部模型进行性能评估，该模型包含了健康组织和恶性组织实验报告的介电特性。采用频率色散的Debye和Cole-Cole模型来准确表征太赫兹频段下组织的电磁行为。天线在7.8863THz处谐振，实现约-38 dB的回波损耗、10.4 dBi的峰值实测增益和95.7%的辐射效率。远场分析显示具有指向性的辐射模式，3 dB波束宽度为47.3°，旁瓣电平为-4.6 dB。表面电流分布表明耶路撒冷槽区域周围的场增强约束，促进了与所研究组织的强电磁相互作用。传感性能通过S??、S??、谐振频率和介电特性的变化进行评估。结果表明，恶性组织产生明显的电磁特征，能够可靠地区分健康肺部组织。所提出的THz天线提供了一种紧凑、低功耗、非电离的高灵敏度肺癌检测方法，突显了其在未来生物医学诊断系统中的潜力。