Doğrusal kutuplu antenler kullanılarak kemik kırıklarının tespit edilmesi
Detection of bone fractures using linearly polarized antennas
Yazar: YUSUF CİHAN YEL
Danışman: DOÇ. DR. OĞUZHAN AKGÖL
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Antenler günümüzde kullanımı oldukça yaygınlaşan ve elektromanyetik dalgalar yayarak haberleşen cihazlardır. Hemen hemen her alanda yaygınlaşarak, hayatın büyük bir alanında kendilerine yer edinmiştir. İletişim, radar veya çeşitli ölçümler gibi birçok uygulamada kullanılan anten türleri vardır [1]. Tüm bunların yanı sıra; artık antenler medikal alanda da kullanılarak tıbbi cihazlar arasında yerini almaktadır. Medikal görüntüleme alanında, doku üzerinde tümör veya hasar gibi birçok olgunun tespit edilmesinde kullanılmaya başlanmıştır. Çünkü antenler iletme ve alma birimleri olarak her iki giriş-çıkış sinyalleri modunda görev alarak çalışabilir [2]. Antenlerin hepsi bu mantıkla çalışmış olsa da, kullanım alanlarına göre kimlikleri de farklılık gösterir. Çünkü antenler, kendi içinde özelliklerine ve kategorilerine göre ayrılırlar.

Bu çalışmada da Horn (Huni) anten ve Patch (Mikroşerit) antenler kullanılmıştır. Bu iki anten farklı kategorilerde yer almaktadır. Huni anten, yönlü antenler kategorisinde yer alırken; mikroşerit antenler ise çok yönlü antenler kategorisinde yer almaktadır. Her iki antende kendi özdeşiyle birlikte haberleştirilmiş ve aralarında kemik yapısı yerleştirilmiştir. Parametreler bu şekilde kaydedildikten sonra kemik yapısında kırıklar meydana getirilmiş ve antenler arasına yerleştirilerek antenler yeniden haberleştirilmiştir. Elde edilen parametreler yeniden kaydedilerek ilk duruma göre farkları tespit edilmiştir. Bu ayrım yapıldıktan sonra hangi antenin bu çalışma için kullanılacağına karar verilmiştir. Bu çalışmalar gerçekleştirilirken elektromanyetik simülasyon programı olan "CST Studio Suite" programı kullanılmıştır. Bu program, Sonlu integrasyon temelli bir simülasyon programıdır.

Antenlerin oluşturulması bu program üzerinde gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan antenlerin simülasyonu bu program üzerinde gerçekleştirilmiş ve kaydedilmiştir. Sonuç olarak; her iki anten için de nümerik sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, çalışma için uygun olan anten seçilmiştir. Ayrıca, antenler arasına yerleştirilen bu kemik dokusunun; S11 parametresini, antenin yönlülüğünü, kazancını ve buna bağlı olarak da 3 boyutlu ışıma görüntüsünü değiştirdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Antennas are devices that are widely used today and communicate by emitting electromagnetic waves. It has become widespread in almost every field and has taken a place in a large area of life. There are antenna types used in many applications such as communication, radar or various measurements [1]. Besides all these; Now, antennas are also used in the medical field and take their place among medical devices. It has started to be used in the field of medical imaging to detect many cases such as tumor or damage on the tissue. Because antennas can operate in both input-output signal modes as transmitting and receiving units [2]. Although all of the antennas worked with this logic, their identities also differ according to their usage areas. Because antennas are divided according to their characteristics and categories.
In this study, Horn antenna and Patch (Microstrip) antennas were used. These two antennas fall in different categories. While the horn antenna is in the directional antennas category; microstrip antennas are in the category of omnidirectional antennas. Both antennas are communicated together with their identities and the bone structure is placed between them. After the parameters were recorded in this way, fractures were created in the bone structure and the antennas were re-communicated by placing them between the antennas. The obtained parameters were re-recorded and their differences compared to the initial situation were determined. After making this distinction, it was decided which antenna will be used for this study. While carrying out these studies, the electromagnetic simulation program "CST Studio Suite" was used. This program is a finite integration based simulation program.
The creation of the antennas was carried out on this program. The simulation of the created antennas was carried out and recorded on this program. As a result; Numerical results for both antennas are compared with each other. According to the results, the antenna suitable for the study was selected. In addition, this bone tissue placed between the antennae; It was determined that it changed the S11 parameter, the direction and gain of the antenna and accordingly the 3-dimensional radiation image.