Highly Sensitive Phase-Variation Microwave Sensor Operating in Transmission Based on an Open Split Ring Resonator (OSRR)
Kurniawati, Nazmia (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Vélez Rasero, Paris (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Casacuberta Orta, Pau (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Su, Lijuan (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Canalias, Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Martín, Ferran (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)

Data:	2024
Resum:	This article presents a sensor able to detect small changes in the dielectric constant of its surrounding with regard to a reference (REF) value. The sensor operates in transmission, is fed by a single-frequency (harmonic) signal, and uses the phase of the transmission coefficient at that frequency as the output variable. The sensitive element is an open split ring resonator (OSRR), an electrically small particle ideal for applications that require a high figure of merit (FoM), or ratio between the maximum sensitivity and the area of the sensing region expressed in terms of the squared guided wavelength. It is shown in this article that the sensitivity and the FoM can be significantly boosted up by merely cascading inverter stages with alternating high and low impedance at both sides of the OSRR. In one of the fabricated prototypes, with two inverter stages at both sides of the OSRR, the maximum sensitivity is Smax = 396. 7∘ per unit of dielectric constant variation, with FoM = 85652°/ λ2 , very competitive values. Such an unprecedented FoM is in part achieved by virtue of the extremely small size of the OSRR. The sensor can be of interest in applications requiring the measurement of small changes in variables related to the dielectric constant, such as solute concentration in liquids, proximity, and defect detection.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación RYC2022-035819-I Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades FPU20/05700 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades PREP2022-000364
Drets:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Matèria:	Microstrip technology ; Microwave sensor ; Open split ring resonator (OSRR) ; Phase-variation sensor ; Transmission-mode sensor
Publicat a:	IEEE Sensors Journal, Vol. 24, Issue 24 (December 2024) , p. 40749-40763, ISSN 1530-437X

DOI: 10.1109/JSEN.2024.3483965

Disponible a partir de: 2026-12-31 Postprint

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Enginyeries > CIMITEC-UAB
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats