100 GHz MST retina for real time near field imaging

Abstract

[ANGLÈS] For an imaging system, a good compromise is needed between the resolution of the image and the penetration ability of the electromagnetic wave. In order to obtain a good resolution, a high frequency system is needed. However, to be able to penetrate, low frequency is desirable. Millimeter waves are capable to give that good balance between these two factors and they are gaining a great importance in the field of electromagnetic imaging. The microwave or millimeter wave tomography has been traditionally used mainly for mono-frequency or narrowband signals to recover an image of the dielectric properties of the object under test. To obtain the dielectric properties, the diffracted field by the object under test is measured, when an electromagnetic wave is illuminating it. It is necessary to measure the diffracted field at a certain number of points to recover the sufficient information for the image reconstruction. This can be done either by moving one antenna or by using an array of multiplexed antenna. The first approach avoids the coupling between antennas and the complexity of multiplexed system, but the second approach gives a faster system in order to develop a real time imaging system. A real time tomographic imaging system at 100 GHz based on the Modulated Scatterer Technique (MST) is studied along this work. In this thesis, a system based on an illuminator, a retina (an array of antennas) and a collector is presented. The effects of different factors on the quality of the results are studied and different ways to improve the results are discussed.

[CASTELLÀ] En un sistema de toma de imágenes, existe el compromiso entre la resolución de la imagen y la habilidad de penetrar con una onda electromagnética. Para obtener una buena resolción, es necesario una frecuencia alta, sin embargo, para penetrar, es deseable una frecuencia baja. Las ondas milimétricas son capaces de proporcionar ese balance entre estos dos factores y es por esto que están ganando importancia en el ámbito de la toma de imágenes electromagnéticas. La toma de imágenes tomográficas en microondas y en ondas milimétricas ha sido tradicionalmente usado principalmente para la toma de imágenes de las propiedades dieléctricas de un objeto mediante señales mono-frecuencia y utilizando un ancho de bancha estrecho. Para obtener las propiedades dieléctricas, se necesita medir el campo difractado del objeto en cuestión cuando se ilumina con una onda electromagnética. Además, es necesario medir este campo difractado en cierto número de puntos para obtener suficiente información y así reconstruir la imagen. Esto se puede conseguir mediante el movimiento de una antena o mediante una agrupación de antenas multiplexadas. En el primer caso se evita el acomplamiento entre las antenas pero aumenta la complejidad de multiplexación del sistema. En el segundo caso, se proporciona rapidez en conseguir imágenes a tiempo real. En este trabajo presentado se ha estudiado un sistema tomografico a tiempo real a 100 GHz basado en Modulated Scatterer Technique (MST). Se ha presentado un sistema basado en un iluminador, una retina (agrupación de antenas) y un colector. Se ha estudiado los distintos factores de calidad y distintos métodos de mejora de los resultados.

[CATALÀ] Per a un sitema de presa d'imatges, existeix el compromís entre la resolució de la imatge i l'habilitat de penetrar amb una ona electromagnètica. Per obtenir una bona resolució és necessària una frequència alta, mentre que per penetrar, és desitjable tenir una frequència baixa. Les ones mil·limètriques són capaces de proporcionar aquest balanç entre aquests dos factors i és per això que estan guanyant rellevància en l'àmbit de la presa d'imatges electromagnètiques. La presa d'imatges tomogràfiques en microones i ones mil·limètriques ha estat tradicionalment utilitzada principalment per a la presa d'imatges de les propietats dielèctriques d'un objecte mitjançant senyals mono-freqüència i utilitzant un ample de banda estret. Per obtenir aquestes propietats dielèctriques es necessita mesurar el camp difractat de l'objecte en qüestió quan s'il·lumina amb una ona electromagnètica. A més, és necessari mesurar aquest camp difractar amb un cert nombre de punts per obtenir la suficient informació i així reconstruir la imatge. Això es pot aconseguir mitjançant el moviment d'una antena o mitjançant una agrupació d'antenes multiplexades. En el primer cas s'evita l'acoplament entre les antenes però augmenta la complexitat de multiplexació del sistema. En el segon cas, es proporciona rapidesa per aconseguir imatges a temps real. En aquest treball presentat s'ha estudiat un sistema tomogràfic a temps real a 100 GHz basat en Modulated Scatterer Technique (MST). S'ha presentat un sistema basat en un il·luminador, una retina (agrupació d'antenes) i un col·lector. S'han estudiat els diferents factors de qualitat i diferents mètodes de millora dels resultats.