近年来,皮肤癌的发病率和死亡率都呈现正增长趋势,被认为是世界上最普遍的癌症类型,使得人类生命健康受到严重威胁。在早期检测出皮肤癌并及时采取治疗能够大大提高皮肤癌的治愈率,因此早期皮肤癌检测技术是关键。皮肤癌检测手段主要包括皮肤镜像诊断、物理检测技术和微波检测技术。皮肤镜像诊断准确性低且复杂性高,物理检测技术价格昂贵且其检测过程中的辐射会对人体伤害。因此,前两者并不能满足早期皮肤癌检测的要求。目前,许多微波检测技术主要是使用毫米波探头对皮肤癌进行检测。正常皮肤组织和皮肤癌具有不同的含水量,进而在介电特性上会存在差异。毫米波照射对不同介电特性的皮肤组织会产生不同的反射,因此可以用于皮肤癌的检测。但是,这种毫米波探头单次只能检测小部分的区域,对大面积的皮肤检测需要进行多次扫描,会耗费较长的时间。因此,本文提出一种基于毫米波表面等离激元(SPP)传输线的皮肤癌检测技术,可以实现实时高效、安全无损的皮肤癌检测。同时,结合近场感知成像技术,不但可以检测皮肤癌位置,还可以对皮肤癌的形状大小进行二维的成像。本文主要研究内容如下:本文对生物组织的介电特性进行解释,并介绍几种生物组织介电特性的计算模型。正常皮肤和癌变皮肤由于含水量的差异造成毫米波下反射系数的差异,这是可以使用毫米波检测皮肤癌的根本原因。通过一、二阶Debye模型,可以计算出正常皮肤和癌变皮肤的复介电常数和电导率,为皮肤模型的建立做准备。重点介绍了所设计不同凹槽深度的微波SSPP传输线和结合基片集成波导(SIW)的毫米表面波SSPP传输线。SIW是一种平面导波结构,使用两排金属通孔阵列替代无法进行实际加工的矩形波导的两个壁,成本更低,更易于制造。Spoof SPP可以在太赫兹和微波频段实现与光学频段相似的表面等离激元现象,解决金属在光学以下频段表现得像理想导体的问题,改变SSPP传输线的凹槽深度可以改变传输线的色散特性。SSPP具有近场增强和亚波长分辨率等优点,这种慢波结构具有低通特性,结合SIW这种具有高通特性的快波结构,可以制造通带毫米表面波SPP传输线,用于检测皮肤癌的位置,同时实现高分辨率二维成像。根据传输线频率分散性的特点,使用了频率扫描对数据进行收集,是实现实时成像的一个关键。本文详细介绍了使用传输线的一维和二维近场散射系统。当散射体一定距离靠近传输线表面或者传输线传播介质发生突变时,局部会发生弱散射,进而产生不改变传输线主模性质的微小局部扰动。结合数学工具,并使用了压缩感知(CS)技术来有效地获取和重构信号。之后,在一维成像系统的基础上,推导了二维的局部反射系数关系式,并在y轴方向进行机械扫描,建立二维的成像系统。最后,使用微波SSPP传输线进行近场成像验证,同时观察传输线凹槽深度对近场成像的影响。根据皮肤组织的介电特性建立皮肤癌模型,并结合上述的毫米波SPP传输线与近场成像技术,对皮肤癌模型进行检测。实验结果表明,该检测方法可以实现实时高效、安全无损和低成本的皮肤癌检测。不但可以准确地检测出皮肤癌所在的位置,还能对检测到的很小的皮肤癌的形状和大小进行二维成像。结果直观明了,可以用于早期皮肤癌的检测。