Highly Sensitive Transmission-Mode Phase-Variation Permittivity Sensor Based on Resonance and Antiresonance
Canalias, Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Casacuberta Orta, Pau (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Vélez Rasero, Paris (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Su, Lijuan (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Martín, Ferran (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)

Fecha:	2025
Resumen:	This article presents a strategy for implementing highly sensitive planar microwave permittivity sensors operating in transmission and based on the measurement of the phase of the transmission coefficient at a single frequency. The idea is to shunt-connect a sensitive element to the host line exhibiting a zero (resonance) and a pole (antiresonance) closely spaced. By this means, the phase of the transmission coefficient experiences a significant variation between the zero and the pole, and the sensitivity can be boosted up by tuning the frequency of operation to the pole frequency. The specific implementation consists of a shunt-connected step-impedance resonator (SIR) in parallel with an inductive strip. The effects of coupling between both elements are analyzed in detail. It is shown that such coupling (magnetic) limits the achievable sensitivity. Thus, a method to circumvent such coupling between the SIR and the inductive strip, thereby enhancing the sensitivity, is presented. The maximum sensitivity in the optimized prototype, without coupling, is Smax = -86. 18∘, and the figure of merit (FoM), defined as the ratio between Smax and the area of the sensing region expressed in terms of the squared wavelength, is FoM = 17380°/ λ2.
Ayudas:	Agencia Estatal de Investigación PREP2022-000364 Agencia Estatal de Investigación FPU20/05700 Agencia Estatal de Investigación RYC2022-035819-I Agencia Estatal de Investigación IJC2019-040786-I
Derechos:	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.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Materia:	Microstrip ; Microwave sensor ; Permittivity sensor ; Phase-variation sensor ; Resonance/antiresonance ; Step-impedance resonator (SIR)
Publicado en:	IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 73, Issue 3 (March 2025) , p. 1619-1631, ISSN 0018-9480

DOI: 10.1109/TMTT.2024.3454343

Disponible a partir de: 2027-03-31 Postprint

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ingeniería > CIMITEC-UAB
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados