 visitant ::
identificació
|
|||||||||||||||
|
Cerca | Lliura | Ajuda | Servei de Biblioteques | Sobre el DDD | Català English Español | |||||||||
| Pàgina inicial > Articles > Articles publicats > A Versatile Reflective-Mode Phase-Variation Microwave Sensor Based on a Dumbbell Defect-Ground-Structure (DB-DGS) Resonator for Solid and Liquid Characterization |
(Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica) (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica) (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica) (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica) (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica) (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica) (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
| Data: | 2025 |
| Resum: | This article presents a single-frequency planar microwave sensor designed for characterizing solid and liquid samples. The sensor operates in reflective-mode one-port configuration utilizing a microstrip line with a series inductive strip terminated with a transversely oriented dumbbell defect-ground-structure (DB-DGS) resonator (etched in the ground plane), the sensing element. The output variable is the phase of the reflection (RX) coefficient at a specific (operating) frequency. The device is modeled by a lumped circuit consisting of a parallel resonator (accounting for the DB-DGS resonator) series connected to an inductor and a parasitic capacitor. This configuration enables the generation of a steep phase slope in the RX coefficient at the operating frequency, which is essential for achieving high sensitivity. The sensor can be applied to the detection of small variations in the permittivity of the environment surrounding the sensing element in the vicinity of a reference (REF) value, where such REF value can be selected at wish by conveniently tuning the operating frequency. To demonstrate the versatility of the proposed device, three different scenarios are considered: 1) dielectric constant of solid samples measurement; 2) ethanol concentration in deionized (DI) water determination; and 3) detection of water/detergent in wine. The maximum sensitivity achieved for the dielectric characterization of solids is -382. 44° per unit of dielectric constant. For liquid sensing, the sensor exhibits sensitivities of 9°/% for ethanol concentration in water and 0. 88°/% for detecting water/detergent mixtures in wine. Despite the similar electromagnetic characteristics of water/detergent and wine, the proposed sensor can resolve a volume fraction (percentage of water/detergent in wine) as little as 2. 5%, demonstrating high sensitivity. For the mixture of ethanol and DI water, the sensor is capable of detecting a concentration of 1% of ethanol. |
| Ajuts: | Agencia Estatal de Investigación PID2022-139181OB-I00 Agencia Estatal de Investigación RYC2022-035819-I European Commission 009080 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00192 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2024/ICREA-00114 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades FPU20/05700 Agencia Estatal de Investigación PREP2022-000364 |
| Nota: | Altres ajuts: acords transformatius de la UAB |
| Drets: | Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.  |
| Llengua: | Anglès |
| Document: | Article ; recerca ; Versió publicada |
| Matèria: | Dumbbell defect-ground-structure (DB-DGS) resonator ; Liquid sensor ; Technology ; Microwave sensor ; Phase-variation sensor ; Reflective-mode sensor |
| Publicat a: | IEEE sensors journal, Vol. 25, Issue 16 (August 2025) , p. 30676-30691, ISSN 1558-1748 |
