Design of Microstrip Defected Ground Structure-based Sensor with Enhanced-Sensitivity for Permittivity Measurement

유전율 측정을 위한 고감도 마이크로스트립 결함 접지 구조 기반 센서 설계

Design of Microstrip Defected Ground Structure-based Sensor with Enhanced-Sensitivity for Permittivity Measurement

여 준 호

^1*

· 이 종 익

²

1대구대학교 정보통신공학부/정보통신연구소

2동서대학교 메카트로닉스융합공학부

Junho Yeo

^1*

· Jong-Ig Lee

²

1School of Computer and Communication Engineering/Information and Communication Research Center, Daegu University, Gyeongsangbuk-do, 38453, Korea

2Division of Mechatronics Engineering, Dongseo University, Busan, 47011, Korea

[요 약]

본 논문에서는 평면 유전체 기판의 유전율 측정을 위해 마이크로스트립 결함 접지 구조를 기반으로 한 고감도 마이크로파 센서 의 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 센서는 H-모양 개구의 리지 구조를 커패시터 기호 모양으로 변형하여 설계하였다. 제 안된 센서의 감도를 기존의 이중 링 상보형 분할 링 공진기를 기반으로 한 센서의 감도와 비교하였다. 두 센서는 피 시험 기판이 없 는 상태에서 전송 계수가 1.5 GHz에서 공진하도록 0.76 mm 두께의 RF-35 기판 상에 설계하고 제작하였다. 피 시험 기판으로 비유 전율이 2.17에서 10.2 범위에 있는 타코닉 기판 5종을 선택하였다. 실험 결과, 전송계수 공진 주파수의 이동으로 측정된 제안된 센 서의 감도는 기존 이중 링 상보형 분할 링 공진기를 기반으로 한 센서와 비교할 때 1.31배에서 1.62배 증가하는 것을 확인하였다.

[Abstract]

In this paper, a design method for an enhanced-sensitivity microwave sensor based on microstrip defected ground structure was studied for the permittivity measurement of planar dielectric substrates. The proposed sensor was designed by modifying the ridge structure of an H-shaped aperture into the shape of a capacitor symbol. The sensitivity of the proposed sensor was compared with that of a conventional sensor based on a double-ring complementary split ring resonator(DR-CSRR). Two sensors were designed and fabricated on a 0.76-mm-thick RF-35 substrate so that the transmission coefficient would resonate at 1.5 GHz in the absence of the substrate under test.

Five types of taconic substrates with a relative permittivity ranging from 2.17 to 10.2 were selected as the substrate under test. Experiment results show that the sensitivity of the proposed sensor, which is measured by the shift in the resonant frequency of the transmission coefficient, is 1.31 to 1.62 times higher than that of the conventional DR-CSRR-based sensor.

Key word :

Enhanced-sensitivity, Capacitor-symbol shape, Defected ground structure, Microstrip line, Permittivity measurement.

https://doi.org/10.12673/jant.2019.23.1.69

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-CommercialLicense(http://creativecommons .org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Received 28 January 2019; Revised 7 February 2019 Accepted (Publication) 25 February 2019 (28 February 2019)

*Corresponding Author: Junho Yeo Tel: +82-53-850-6642

E-mail: [email protected]

Ⅰ. 서 론

최근 급속하게 발전하고 있는 4차 산업혁명의 핵심 기술인 사물인터넷은 다양한 사물에 센서와 통신 기능을 결합하여 인 터넷에 연결하여 모든 사물에 능동성과 지능을 부여할 수 있고, 이를 위해 다양한 센서를 요구하고 있다 . 특히 산업의 고도화와 기후 변화로 발생하고 있는 미세먼지나 유해 화학 물질을 실시 간으로 지속적으로 측정하기 위해서는 기체, 액체, 혹은 고체 형태의 오염원을 측정할 수 있는 저가의 정밀한 고감도 센서가 필요하다[1].

다양한 방식의 센서 중에서 마이크로파 센서는 마이크로파 대역(0.3~300 GHz)에서 전자파와 물질과의 상호 작용을 기반 으로 유전율이나 투자율과 같은 물질의 특성을 측정한다. 마이 크로파 센서는 물질의 특성 뿐만 아니라 수분 함량, 밀도, 재료 의 구조 및 형태, 화학 반응에 관한 정보를 줄 수 있고, 비파괴 측정, 신속, 정밀, 완전 자동화와 같은 기존 센서에 비해 많은 이 점을 제공한다. 특히, 전자파에 대한 유전 물질의 응답은 유전 율에 의존하기 때문에 정확한 유전율 측정은 안테나 및 마이크 로파 회로 설계 및 비파괴 모니터링 응용 분야에 매우 중요하다 [2].

마이크로파를 이용한 유전율 측정 방법은 공진 방식 (resonant method)과 비 공진 방식(non-resonant method)으로 분류 할 수 있다[2]. 비 공진 방식의 경우, 유전 물질의 유전율 은 반사 및 투과 특성으로 측정된 전자파의 특성 임피던스 및 파 속도의 변화로부터 유도한다. 이를 위해서 전자파를 시험 대상 물질 방향으로 유도한 다음 반사파와 전송파를 수집한다.

비 공진 방식에는 도파관 및 동축 전송선로 방식[3], 자유 공간 전송 방식 [4], 개방형 전송선 방식[5] 및 평면 전송선 방식[6]

등이 있다.

공진 방식은 공진기 방법(resonator method)과 공진 섭동법 (resonant perturbation method)으로 나눌 수 있다[2]. 공진 섭동 법에서는 피 시험 물질을 공진 구조에 삽입하여 공진 주파수 변이와 품질 인자 변화의 형태로 응답에 섭동을 일으킨다[7].

그러나 공진 섭동법의 측정을 위해서는 도파관 공동 (waveguide cavity)과 같은 부피가 크고 값 비싼 공동이 요구된 다. 반면 공진기 방법에서 시험 대상 물질은 공진기의 일부로 간주되며 공진 주파수의 변화로부터 유전율을 유추할 수 있다 [8].

최근 분할 링 공진기(split ring resonator; SRR) 혹은 상보형 분할 링 공진기 (complimentary split ring resonator; CSRR) 구 조를 기반으로 한 평면형 공진기가 단순한 기하학적 구조, 제 작의 용이성 및 저렴한 제작 비용과 같은 장점 때문에 공진기 방법으로 널리 사용되고 있다[9]-[12]. 그러나 기존의 SRR이나 CSRR 구조를 그대로 배치하여 유전율 변화에 대한 공진 주파 수 이동과 대역폭 변화만을 측정하였고 감도를 높이기 위한 새 로운 구조에 대한 연구는 잘 되어있지 않다.

본 논문에서는 평면 유전체 기판의 유전율 측정을 위해 마이

크로스트립(microstrip) 결함 접지 구조(defected ground structure; DGS)를 기반으로 한 고감도 마이크로파 센서의 설 계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 센서는 H-모양 개구의 리지(ridge) 구조를 변형하여 커패시터 기호 모양 결함 접지 구 조 (CSS-DGS; capacitor-symbol-shaped DGS)를 설계하였다.

성능 검증을 위해 제안된 센서의 감도를 기존의 이중 링 상보 형 분할 링 공진기 (DR-CSRR; double-ring CSRR)를 기반으로 한 센서와 비교하였다. 시뮬레이션과 해석을 위해 CST사의 Microwave Studio를 사용하였다. 일반적으로 유전율은 주파수 의 함수로 분산되기 때문에 동일한 주파수에서 유전 특성을 비 교할 필요가 있다. 따라서 두 센서는 피 시험 기판 (SUT;

substrate under test)이 없는 상태에서 전송 계수가 1.5 GHz에 서 공진하도록 RF-35 기판(ε

_r

= 3.5, 두께 = 0.76 mm, 손실 탄젠 트 = 0.0018) 상에 설계하였다.

Ⅱ. 마이크로스트립 CSS-DGS 기반 고감도 센 서 구조 및 설계

(a)

(b)

그림

1. 제안된 마이크로스트립 CSS-DGS 기반 고감도 센서

구조와 S-변수 특성

Fig. 1. Geometry and S-parameter characteristics of

proposed enhanced-sensitivity sensor based on microstrip CSS-DGS.

(a)

(b)

그림

2. 기존의 DR-CSRR 기반 센서 구조와 S-변수 특성 Fig. 2. Geometry and S-parameter characteristics of

conventional sensor based on DR-CSRR.

그림 1에 제안된 CSS-DGS 기반 고감도 센서의 구조와 S-변 수 특성이 나타나 있다. 제안된 센서는 마이크로스트립 전송선 로의 접지면에 H-모양 개구의 리지 구조를 커패시터 기호 모양 으로 변형하여 설계하였다 . 입력 임피던스 50 옴과 정합되도록 마이크로스트립 전송선로의 폭은 w

_f

= 1.68 mm로 설계하였다.

기판의 길이와 폭은 각각 L = 100 mm와 W = 50 mm이다. SUT 가 없는 상태에서 전송 계수(S

₂₁

)가 1.5 GHz에서 공진하기 위한 설계 변수는 d

1

= 16.39 mm, g

1

= 0.5 mm, s

1

= 4.1 mm, t

1

= 0.5 mm이다. 1.5 GHz에서 전송 계수는 최소가 되고 반사 계수(S

11

) 는 최대가 되어 대역 저지 필터 특성을 가진다.

그림 2는 기존의 DR-CSRR 구조를 마이크로스트립 전송선 로의 접지면에 에칭을 한 센서의 구조와 S-변수 특성이 나타 나 있다. SUT가 없는 상태에서 S

21

이 1.5 GHz에서 공진하기 위 한 설계 변수는 d

2

= 11.92 mm, g

2

= 0.5 mm, s

2

= 0.5 mm, t

2

= 0.5 mm이다. 이 경우, S

21

이 최소이고 S

11

이 최대인 공진 주파 수 근처에 S

11

이 최소가 되는 주파수가 1.24 GHz에 나타난다.

그 이유는 마이크로스트립 전송선로의 신호선의 중심을 기준 으로 DR-CSRR 구조가 비대칭이기 때문이다. 제안한 CSS-DGS 구조와 같이 대칭 구조를 사용할 경우 S

21

공진 주파 수 근처의 S

11

최소 주파수는 사라지게 된다 [13].

(a)

(b)

그림

3. SUT의 비유전율 변화에 따른 두 센서의 S

21 특성: (a) DR-CSRR 기반 센서, (b) CSS-DGS 기반 센서

Fig. 3. S

21 characteristics of two sensors for varying

relative permittivity of SUT: (a) DR-CSRR-based sensor, (b) CSS-DGS-based sensor.

두 센서의 감도를 비교하기 위해 접지면 아래에 SUT를 두 었을 때 SUT의 비유전율 변화에 따른 S

21

의 공진 주파수 변화 를 그림 3에 나타내었다. SUT의 두께는 1.6 mm이고 길이와 폭 은 센서와 동일하다. SUT의 두께는 실제 실험에서 사용할 taconic 기판 중에서 가장 두꺼운 기판의 두께가 1.6 mm 정도 되어 선택하였다. SUT의 비유전율은 1에서 10까지 1 간격으 로 증가시키면서 S

21

특성을 비교하였다. SUT의 손실탄젠트 는 0으로 하여 손실이 없는 것으로 가정하였다. 기존의 DR-CSRR 기반 센서의 경우, SUT의 비유전율이 1에서 10까지 1씩 증가할 때 S

21

공진 주파수가 1.5 GHz에서 1.412 GHz, 1.340 GHz, 1.280 GHz, 1.228 GHz, 1.182 GHz, 1.142 GHz, 1.105 GHz, 1.071 GHz, 1.041 GHz로 이동하였다. 제안된 CSS-DGS 기반 센서의 경우, S

₂₁

공진 주파수가 1.5 GHz에서 1.361 GHz, 1.258 GHz, 1.176 GHz, 1.108 GHz, 1.051 GHz, 1.002 GHz, 0.959 GHz, 0.923 GHz, 0.890 GHz로 더 많이 이동 하였다.

두 센서의 성능을 비교하기 위해 S

21

공진 주파수의 이동(Δ f

r

), 감도(sensitivity; S), 감도 향상(sensitivity enhancement; SE) 을 다음과 같이 정의하고[14], 그림 4에 결과를 나타내었다.

∆

_

 

_

 

_

(1)

 _{ }

∆

_

∆

_

   

_

 

_



 ^



 

_



(2)

(a)

(b)

(c)

그림

4. 두 센서의 성능 비교: (a) 공진 주파수 이동, (b) 감도,

(c) DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상

Fig. 4. Comparison of performances for two sensors: (a)

resonant frequency shift, (b) sensitivity, (c) sensitivity enhancement of CSS-DGS-based sensor compared to DR-CSRR-based sensor.

 _{ }



_{ }



_{}

(3)

여기서 

_

와 

_

은 SUT가 없을 때 S

21

공진 주파수와 비유전 율로서, 

_

는 1.5 GHz이고 

_

는 1이다. 

_

과 

_

은 SUT가 있 을 때 S

21

공진 주파수와 비유전율이다.

비유전율이 공기와 다른 SUT를 센서의 접지면 아래에 두게 되면 접지면에서 에칭된 공진기와 관련된 총 커패시턴스에 영 향을 미치게 되고 , S

₂₁

공진 주파수는 이러한 공진기 관련 커패

시턴스에 대해 비선형적으로 변화한다. 따라서 센서의 감도는 비유전율의 변화에 따라 선형적으로 변하지 않고, 비유전율의 작은 값에 대해 더 높아진다는 것을 알 수 있다. 즉, 비유전율 이 증가하면 센서의 감도는 단조함수처럼 감소한다[15]. 예를 들면, SUT의 비유전율이 ε

r

= 2 일 때, DR-CSRR 및 CSS-DGS 기반 센서의 S

21

공진 주파수 이동은 0.088 GHz와 0.139 GHz이 다. 이 경우 SUT가 있을 때와 없을 때의 비유전율 차이가 1이 므로 감도는 S

21

공진 주파수 이동과 동일하다. 따라서 DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상은 1.58 배이다.

반면에 SUT의 비유전율이 ε

_r

= 10으로 증가하면, DR-CSRR 및 CSS-DGS 기반 센서의 S

21

공진 주파수 이동은 0.459 GHz와 0.611 GHz로 차이가 줄어든다. 감도는 각각 0.051 GHz와 0.068 GHz이다. 이 경우 DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상은 1.33 배이다. 따라서 기존 의 DR-CSRR 기반 센서에 비해 제안된 CSS-DGS 기반 센서의 감도가 높음을 알 수 있다.

Ⅲ. 제작 및 실험 결과

성능 검증을 위해 기존의 DR-CSRR 기반 센서와 제안된 CSS-DGS 기반 센서를 RF-35 기판(ε

_r

= 3.5, 두께 = 0.76 mm, 손 실 탄젠트 = 0.0018)을 이용하여 그림 5와 같이 제작하였다.

(a)

(b)

그림

5. 제작된 센서 사진: (a) DR-CSRR 기반 센서, (b)

CSS-DGS 기반 센서

Fig. 5. Photographs of fabricated sensors: (a) DR-CSRR-

based sensor, (b) CSS-DGS-based sensor.

표

1. SUT로 사용된 5개 taconic 기판의 비유전율, 손실탄젠트

및 두께

Table 1. Relative permittivity, loss tangent, and thickness

of five taconic substrates used as SUT.

No. SUT ε

r

tan δ thickness 1 TLY-5A 2.17±0.02 0.0009@10 GHz 1.58 mm 2 RF-301 2.97±0.07 [email protected] GHz 1.52 mm 3 TRF-43 4.3±0.15 0.0035@10 GHz 1.63 mm 4 RF-60A 6.15±0.15 0.0028@10 GHz 1.52 mm 5 RF-10 10.2±0.3 0.0025@10 GHz 1.52 mm

표 1에 나타나 있듯이, 비유전율이 2.17에서 10.2이고 두께 가 1.6 mm 근처인 taconic사의 표준 기판 5종을 SUT로 선정하 였다[16]. SUT 5종의 비유전율, 손실탄젠트, 두께가 그림 3의 결과의 것과 다르므로 SUT 5종을 접지면 뒤에 놓았을 때 두 센서의 S

21

특성을 다시 시뮬레이션 하였고 그림 6에 나타나 있다. 그림 5에서 볼 수 있듯이, 제작된 센서의 두 포트에 납땜 을 하기 위해 SMA 커넥터에 두 개의 돌출 된 부분이 있기 때 문에 SUT의 길이는 90 mm로 약간 줄었다.

시뮬레이션 결과, DR-CSRR 기반 센서의 경우, SUT로 비유 전율이 낮은 것부터 증가하도록 TLY-5A, RF-301, TRF-43, RF-60A, RF-10의 순서로 접지면 뒤에 놓을 경우 S

21

의 공진 주 파수가 1.399 GHz, 1.344 GHz, 1.262 GHz, 1.178 GHz, 1.039 GHz로 이동하였다.

(a)

(b)

그림

6. 표 1의 SUT 5종에 대한 두 센서의 S

21 특성: (a) DR-CSRR 기반 센서, (b) CSS-DGS 기반 센서

Fig. 6. S

21 characteristics of two sensors for five SUTs in

Table 1: (a) DR-CSRR-based sensor, (b) CSS-DGS-based sensor

제안된 CSS-DGS 기반 센서의 경우, SUT로 TLY-5A, RF-301, TRF-43, RF-60A, RF-10의 순서로 접지면 뒤에 놓을 경 우 S

21

의 공진 주파수가 1.343 GHz, 1.263 GHz, 1.151 GHz, 1.045 GHz, 0.886 GHz로 더 많이 이동하였다.

SUT 5종에 대한 두 센서의 성능을 비교하기 위해 그림 6으 로 부터 S

21

공진 주파수의 이동, 감도, 감도 향상을 계산하여 그 림 7에 나타내었다. SUT가 비유전율이 가장 낮은 TLY-5A인 경우, DR-CSRR 및 CSS-DGS 기반 센서의 S

21

공진 주파수 이 동은 0.101 GHz와 0.158 GHz이다.

(a)

(b)

(c)

그림

7. SUT 5종에 대한 두 센서의 성능 시뮬레이션: (a) 공진

주파수 이동, (b) 감도, (c) DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상

Fig. 7. Simulated performances of two sensors for five

SUTs: (a) resonant frequency shift, (b) sensitivity, (c) sensitivity enhancement of CSS-DGS-based sensor compared to DR-CSRR-based sensor

이 경우 감도는 각각 0.087 GHz와 0.135 GHz이다.

DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상은 1.55 배이다.

비유전율이 가장 높은 RF-10을 SUT로 사용하는 경우, DR-CSRR 및 CSS-DGS 기반 센서의 S

21

공진 주파수 이동은 0.461 GHz와 0.614 GHz로 차이가 줄어든다. 감도는 각각 0.050 GHz와 0.067 GHz이다. 이 경우 DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상은 1.33 배이다. 따 라서 S

21

공진 주파수 이동 , 감도 및 감도 향상의 경향은 그림 4 의 무손실 경우와 유사한 것을 알 수 있다. 그 이유는 SUT 5종 의 손실 탄젠트는 0.0009에서 0.0035 사이의 비교적 낮은 값이 고, 일반적으로 물질의 손실 탄젠트는 주로 센서의 S

21

특성의 크기와 품질 인자(quality factor)에 영향을 미치기 때문이다 [15].

SUT 5종에 대한 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해 그림 8과 같이 Agilent사의 N5230A 네트워크 분석기를 이용하여 제작된 두 센서의 접지면 뒤에 SUT 5종을 놓았을 때 S

21

특성을 측정 하였다. 먼저, SUT가 없을 때 DR-CSRR 및 CSS-DGS 기반 센 서의 S

21

공진 주파수는 그림 9에 나타나 있듯이 1.475 GHz와 1.5075 GHz로 시뮬레이션 공진주파수 1.5 GHz와 비교할 때 1.7%와 0.5%의 오차를 가진다. 이는 제작 및 측정 상의 오차에 의해 발생한 것으로 판단된다.

(a)

(b)

그림

8. 측정 사진: (a) SUT가 없을 때(unloaded), (b) SUT가

있을 때(loaded)

Fig. 8. Photographs of experiment: (a) without

SUT(unloaded), (b) with SUT(loaded)

(a)

(b)

그림

9. SUT 5종에 대한 두 센서의 측정된 S

21특성: (a) DR-CSRR 기반 센서, (b) CSS-DGS 기반 센서

Fig. 9. Measured S

21 characteristics of two sensors for

five SUTs: (a) DR-CSRR- based sensor, (b) CSS-DGS-based sensor

측정 결과, DR-CSRR 기반 센서의 경우, SUT로 TLY-5A, RF-301, TRF-43, RF-60A, RF-10의 순서로 접지면 뒤에 놓을 경 우 S

21

의 공진 주파수가 1.383 GHz, 1.343 GHz, 1.265 GHz, 1.178 GHz, 1.043 GHz로 이동하였다. 제안된 CSS-DGS 기반 센서의 경우, S

21

의 공진 주파수가 1.358 GHz, 1.308 GHz, 1.220 GHz, 1.070 GHz, 0.940 GHz로 이동하였다.

SUT 5종에 대한 두 센서의 측정된 성능을 비교하기 위해 그 림 9로 부터 S

21

공진 주파수의 이동, 감도, 감도 향상을 계산하 여 그림 10에 나타내었다. SUT가 비유전율이 가장 낮은 TLY-5A인 경우, DR-CSRR 및 CSS-DGS 기반 센서의 S

21

공진 주파수 이동은 0.093 GHz와 0.150 GHz이다. 이 경우 감도는 각각 0.079 GHz와 0.128 GHz이다. DR-CSRR 기반 센서와 비 교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상은 1.62 배로 시뮬레 이션 결과에 비해 약간 증가하였다.

비유전율이 6.15인 RF-60A을 SUT로 사용하는 경우,

DR-CSRR 및 CSS-DGS 기반 센서의 S

21

공진 주파수 이동은

0.298 GHz와 0.438 GHz이다. 감도는 각각 0.058 GHz와 0.085

GHz이다. 이 경우 DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS

기반 센서의 감도 향상은 1.47 배로 시뮬레이션 결과 보다 증

가하였다. 시뮬레이션 결과와 비교할 때 측정 결과의 오차가

발생하는 것은 측정시 SUT를 접지면 아래에 놓을 때 접지면

과 SUT 사이에 작은 공극이 발생하기 때문이다.

(a)

(b)

(c)

그림

10. SUT 5종에 대한 두 센서의 측정된 성능 비교: (a)

공진 주파수 이동, (b) 감도, (c) DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상

Fig. 10. Measured performance comparison of two sensors

for five SUTs: (a) resonant frequency shift, (b) sensitivity, (c) sensitivity enhancement of CSS-DGS-based sensor compared to DR-CSRR-based sensor,

RF-10을 SUT로 사용하는 경우, DR-CSRR 및 CSS-DGS 기 반 센서의 S

21

공진 주파수 이동은 0.433 GHz와 0.568 GHz이 다. 감도는 각각 0.047 GHz와 0.062 GHz이다. 이 경우 DR-CSRR 기반 센서와 비교할 때 CSS-DGS 기반 센서의 감도 향상은 1.31 배로 시뮬레이션 결과와 비슷하다.

Ⅳ. 결 론

본 논문에서는 유전율 측정을 위한 인터디지털 커패시터 모양의 마이크로스트립 결함 접지 구조를 기반으로 한 고감도 마이크로파 센서의 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 센서는 H-모양 개구의 리지 구조를 커패시터 기호 모양으로 변형하여 1.5 GHz에서 설계하였고, 기존의 이중 링 상보형 분 할 링 공진기를 기반으로 한 센서와 비교하였다.

피 시험 기판으로 비유전율이 2.17에서 10.2 범위에 있는 타 코닉 기판 5종을 선택하여 실험 결과, 전송계수 공진 주파수의 이동으로 측정된 제안된 센서의 감도는 기존 이중 링 상보형 분할 링 공진기를 기반으로 한 센서와 비교할 때 비유전율이 2.17일 때 1.62배 향상되고, 비유전율이 10.2일 때 1.31배 증가 하는 것을 확인하였다.

제안된 고감도 마이크로파 센서는 평면 고체 및 미세 유체 물질의 유전율 또는 생물학적 물질의 무선 감지에 사용될 것으 로 기대된다. 또한 온도, 습도 및 기타 특성을 측정하기 위한 chipless RFID 센서의 환경 정보 센싱 장치로도 적용될 수 있다.

Acknowledgments

이 논문은 2018년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단 의 지원을 받아 수행된 기초연구사업임 (2018R1D1A1B070 46040)

References

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여 준 호 (Junho Yeo)

1992년 2월 : 경북대학교 전자공학과 (공학사), 1994년 2월 : 경북대학교 전자공학과 (공학석사) 2003년 8월 : 미국 Pennsylvania State University 전기공학과 (공학박사), 1994년 3월～1999년 6월 : 국방과학연구소 연구원 2003년 9월～2004년 6월 : 미국 Pennsylvania State University 박사 후 과정

2004년 8월～2007년 2월 : 한국전자통신연구원 RFID 시스템연구팀 선임연구원 2007년 3월～현재 : 대구대학교 정보통신공학부 교수

※관심분야 : RFID 및 광대역 안테나, 고감도 마이크로파 센서, Chipless RFID

이 종 익 (Jong-Ig Lee)

1992년 2월 : 경북대학교 전자공학과 (공학사) 1994년 2월 : 경북대학교 전자공학과 (공학석사) 1998년 8월 : 경북대학교 전자공학과 (공학박사) 1998년 3월～12월 : 금오공과대학교 연구교수

1999년 3월～현재: 동서대학교 메카트로닉스융합공학부 교수

※관심분야 : 평면 안테나, 전자파 산란