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近年来，微波技术凭借其迅猛的发展以及其特有的优势，已经被越来越广泛的应用于生物医学领域当中。但相比于现有的脑电信号提取检测手段，国内外对将微波用于大脑神经活动检测的研究鲜有报道，本文对脑活动微波探测方面做了相关研究。从基于大脑神经活动引起的脑功能区介质电参数动态时变特性及多层时变媒质中的电磁波传播特性角度出发，阐述了大脑神经活动微波探测的原理。通过脑功能区动态介质仿真，对单个兴奋区、多个兴奋区、深层脑组织等脑活动的微波探测以及影响其探测分辨率的因素进行了深入的分析，同时进行了相关实验进一步的讨论和验证了探测的理论基础及可行性方案。最后借助高精度的人头模型和电磁仿真软件，进行了收发可重构脑活动微波探测天线阵列技术的研究，对天线单元及收发切换馈电网络进行了设计加工，为后续的实测研究做准备。论文的主要内容及工作成果如下： 1.从脑活动生理过程出发，对大脑结构、脑电信号特征、神经活动中基于离子浓度变化的脑功能区介质电参数动态时变特性以及有耗媒质中电磁波的传播理论进行了阐述。借助模拟脑功能区组织的多层动态介质平板模型，推导并构建了电磁波在时变媒质中传播时透射波传输系数相位与动态时变电参数间的关系，对脑活动微波探测的机理进行了分析，为后续的研究提供了理论基础。 2.分析了头部不同生物组织的色散特性，进而借助全波电磁仿真软件FEKO建立了动态介质仿真模型，深入仿真探究了动态介质大小、动态介质相对介电常数及其变化大小以及不同散射方向对传输系数相位变化分辨率的影响。仿真结果表明了兴奋区散射波携带出兴奋区动态变化频域信息的可行性。 3.采用聚乙二醇（PEG-400）与水的特定比例混合液来模拟与脑组织电参数均值相似的脑组织液，针对不同离子浓度配比的NaCl水溶液及NaCl聚乙二醇水溶液的电参数进行了测量及分析。同时对昏睡状态下的老鼠神经活动微波检测实验所得的4组S21相位时变数据进行了处理及分析，结果显示信号的主要频段与深度麻醉状况下老鼠的大脑活动状态相符合。进一步对脑活动微波探测的可行性进行了验证。 4.针对人体头部结构的差异以及对不同功能区脑活动探测的需求，对用于脑活动微波探测的6单元收发可重构环形天线阵列进行了设计研究。借助全波电磁仿真软件HFSS15.0和生物电磁仿真软件Sim4Life，设计了一款加载矩形槽的超宽带对踵Vivaldi天线。基于派更公司的PE42442射频开关芯片设计了收发切换馈电网络单刀四掷开关电路。对天线单元及射频开关电路进行了实物加工及测试，整个设计研究实现了在宽频段内头部不同方向散射波的接收，为后续的测试实验研究做了准备。