脑活动的研究主要包括大脑兴奋区活动状态的判断以及大脑病变活动的诊断。微波探测脑活动的原理是依靠脑活动状态引起的电参数差异性，利用微波传输获取脑部活动与入射电磁波交互作用的传输变化量，从而分析脑活动的状态。近年来，脑科学在全球掀起了广泛的研究热潮，国内外利用微波检测大脑的研究已初显成果。本文基于微波技术对脑活动的传输路径研究、大脑病变状态探测以及脑部探测天线和模拟实验等四个方面做了相关研究。
　　论文的主要内容及工作成果如下：
　　1．基于微波探测大脑兴奋区活动的传输路径研究。利用兴奋区电位变化引起的脑活动电磁参数变化的特征，研究分析应用于大脑兴奋区活动检测的最佳微波传输路径。利用微波从精细仿真人头中携带出不同传输方向的电磁响应信息，导出传输系数的幅相变化特点，从而选取最合适的传输路径。通过研究分析穿过兴奋区同一平面上的三条微波传输路径发现，当收发天线位于大脑两侧时，获取的传输数据具有更好的反映兴奋区活动状态的优势。
　　2．基于前向散射法对出血性脑中风的出血量进行了初步探究。应用微波前向散射法获取出血性脑中风的基本信息，利用脑出血状态与正常大脑状态下的传输系数的幅相差值变化检测出脑中风出血量的大小；同时利用大脑的电场分布数值作为脑出血位置的辅助判断。研究发现，利用微波传输系数的幅相变化差值能够有效的判断出脑部出血量的情况，同时借助颅内的电场分布，能够大致判断出大脑出血位置，该技术为微波应用于脑部疾病诊断提供有效的参考意义。
　　3．借助模拟仿生大脑模型的脑活动相关模拟实验。通过研究不同化学物质对水的电参数影响，掌握混合物电参数的变化规律，为下文的模拟实验提供数据参考。首先，建立不同神经活动状态下的灰质仿生模型，研究了脑活动状态在不同的微波传输路径条件下的传输系数变化，最终的实测数据与仿真数据一致。其次，分别建立脑中风的不同出血量模型，利用散射波能够携带出病变大脑仿生模型相应的S21幅相变化信息，为仿真实验提供了实测依据。
　　4．应用于脑活动探测的定向与非定向天线的设计与测试。设计了两款带宽覆盖1.2GHz~2.45GHz的共面波导馈线的宽带单极子天线，一款定向天线和一款非定向天线。通过仿真研究两款天线在大脑内的传输特性、SAR 值等性能特征。利用头骨、脑脊髓液以及灰质的化学模拟物组成大脑的三层仿生模型，并应用于天线传输性能的实测研究。通过两款天线的性能对比为相关领域的天线设计提供了参考依据。