王守源 张丽华 臧家伟 王学田

【摘要】    基于电磁聚焦理论，本文设计一种工作于2.45GHz的4×4近场聚焦微带阵列天线。选取具有宽带特性的U形槽天线作为阵元，通过调整微带馈线的长度，控制每个辐射单元的电场在给定点处相位相同，实现同向叠加，达到近场聚焦的目的。利用三维电磁仿真软件HFSS18对阵列天线进行仿真，结果表明：聚焦天线可以很好的在焦点位置实现聚焦。该阵列天线可用于微波体外热疗。

【关键词】    微波热疗    近场聚焦    微带天线    阵列天线

引言

微波热疗指的是利用微波在生物组织中的热效应，使组织升温将肿瘤细胞灭杀，达到治疗目的的技术方法。微波热疗[1]分为体内热疗和体外热疗两种，前者要求将天线插入人体内，利用天线的热效应对肿瘤进行治疗;后者要求利用近场聚焦天线[2]将微波能量聚集到较小区域。聚焦天线可以将电磁波聚焦到目标位置，而微带阵列天线具有结构简单，体积较小，易于共形，成本较低等优点，并且可以通过移相器控制传输相位实现近场聚焦，是微波热疗天线的优先选择。

本文设计了一种用于体外热疗的4×4微带阵列天线，天线总体尺寸为305mm×310mm×1.6mm，结构简单，体积较小。

一、微带阵列天线结构设计

本文设计的近场聚焦微带天线阵列如图1所示。

1.1微带贴片单元设计

选择U形槽天线[3]作为阵列天线的阵元，中心频率为2.45GHz的医用电磁波频率。在辐射贴片开槽可以改变贴片中电流分布，激发相对较低的谐振频率，与较高谐振频率相互作用，扩展微带天线的带宽。……