Enhancing Radiation Stability and Image Quality in Periodic Planar Structures: A Characteristic Mode Analysis Approach for Cancer Imaging

Abstract

This paper shows the potential of applying the characteristic mode analysis (CMA) method in improving the radiation performance and quality factor, etc. of periodic planar antennas. The detection and localization of cancer are critical for healthcare professionals to treat the growing number of cancer cases. Nowadays, radio-frequency systems play an increasingly important role in giving promising solutions for cancer detection. The antenna is considered one of the most important components of the system for obtaining high-resolution medical images. In this way, periodic antenna performances are crucial for new-generation systems to detect cancer. The technique presented in this paper demonstrated that the process of decomposing a planar structure to create a periodic structure surely has more advantages in comparison with a simple metallic planar plate antenna. These advantages are achieved in terms of the resonant frequencies of the radiating modes with a shifting to higher frequencies, improvement in the quality factor, and greater stability in the radiation pattern resulting in high-quality resolutions. On the Other hand, it’s demonstrated that a simple modification of the structure shape of the decomposed antenna by including the slots has a significant impact on the performance of the whole structure, resulting in an increasing number of radiating modes with finite bandwidth.

Este artículo muestra el potencial de aplicar el método de análisis de modos característicos (CMA) para mejorar el rendimiento de radiación y el factor de calidad, etc., de las antenas planares periódicas. La detección y localización del cáncer son cruciales para que los profesionales de la salud puedan tratar el creciente número de casos de cáncer. Hoy en día, los sistemas de radiofrecuencia desempeñan un papel cada vez más importante al brindar soluciones prometedoras para la detección del cáncer. La antena se considera uno de los componentes más importantes del sistema para obtener imágenes médicas de alta resolución. De esta manera, el rendimiento de la antena periódica es crucial para los sistemas de nueva generación para detectar el cáncer. La técnica presentada en este artículo demostró que el proceso de descomposición de una estructura plana para crear una estructura periódica sin duda presenta mayores ventajas en comparación con una antena plana metálica simple. Estas ventajas se logran en términos de las frecuencias de resonancia de los modos de radiación con un desplazamiento a frecuencias más altas, la mejora en el factor de calidad y una mayor estabilidad en el diagrama de radiación, lo que resulta en resoluciones de alta calidad. Por otro lado, se demuestra que una simple modificación de la forma de la estructura de la antena descompuesta mediante la inclusión de las ranuras tiene un impacto significativo en el rendimiento de toda la estructura, dando como resultado un número creciente de modos de radiación con un ancho de banda finito.