Published December 26, 2020
| Version v1
Publication
Open
Multi-band microwave sensor based on Hilbert's fractal for dielectric solid material characterization
Creators
- 1. Universidade Federal de Pernambuco
- 2. Centre Tecnologic de Telecomunicacions de Catalunya
Description
A planar sensor designed using the fourth Hilbert fractal curve iteration for solid material characterization at multiple frequencies is reported in this paper. The fractal curve is self-similar with space-filling properties. The Hilbert fractal geometry is used to form a compact resonator, with a multiband frequency response where miniaturization is achieved since a large transmission line length is effectively confined in a limited area. The sensor provides five resonances in the frequency range from 0 to 5 GHz. The resonant frequencies are 0.56, 1.68, 2.72, 3.69 and 4.72 GHz, all used to measure the real permittivity of known samples with a sensitivity of 7, 20, 27, 43 and 50 MHz/permittivity, respectively. The sensor is used to measure dielectric samples with 20 × 20 mm2 areas with several thicknesses. Simulations and measurements demonstrate that the Hilbert fractal geometry can be used to design a multiband planar sensor for solid dielectric material characterization.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم الإبلاغ في هذه الورقة عن مستشعر مستوي مصمم باستخدام تكرار منحنى هيلبرت الفركتلي الرابع لتوصيف المواد الصلبة بترددات متعددة. يتشابه المنحنى الكسوري مع خصائص ملء الفراغ. تُستخدم هندسة هيلبرت الكسرية لتشكيل مرنان مضغوط، مع استجابة ترددية متعددة النطاقات حيث يتم تحقيق التصغير نظرًا لأن طول خط النقل الكبير محصور بشكل فعال في منطقة محدودة. يوفر المستشعر خمسة رنين في نطاق التردد من 0 إلى 5 جيجا هرتز. الترددات الرنانة هي 0.56 و 1.68 و 2.72 و 3.69 و 4.72 جيجاهرتز، وكلها تستخدم لقياس السماحية الحقيقية للعينات المعروفة بحساسية 7 و 20 و 27 و 43 و 50 ميجاهرتز/السماحية، على التوالي. يستخدم المستشعر لقياس عينات العزل الكهربائي بمساحات 20 × 20 مم 2 مع عدة سماكات. توضح عمليات المحاكاة والقياسات أنه يمكن استخدام هندسة هيلبرت الكسرية لتصميم مستشعر مستو متعدد النطاقات لتوصيف المواد العازلة للكهرباء الصلبة.Translated Description (French)
Un capteur planaire conçu à l'aide de la quatrième itération de la courbe fractale de Hilbert pour la caractérisation des matériaux solides à plusieurs fréquences est présenté dans cet article. La courbe fractale est auto-similaire avec des propriétés de remplissage d'espace. La géométrie fractale de Hilbert est utilisée pour former un résonateur compact, avec une réponse en fréquence multibande où la miniaturisation est obtenue car une grande longueur de ligne de transmission est effectivement confinée dans une zone limitée. Le capteur fournit cinq résonances dans la gamme de fréquences de 0 à 5 GHz. Les fréquences de résonance sont de 0,56, 1,68, 2,72, 3,69 et 4,72 GHz, toutes utilisées pour mesurer la permittivité réelle d'échantillons connus avec une sensibilité de 7, 20, 27, 43 et 50 MHz/permittivité, respectivement. Le capteur est utilisé pour mesurer des échantillons diélectriques avec des zones de 20 × 20 mm2 avec plusieurs épaisseurs. Les simulations et les mesures démontrent que la géométrie fractale de Hilbert peut être utilisée pour concevoir un capteur planaire multibande pour la caractérisation des matériaux diélectriques solides.Translated Description (Spanish)
En este documento se presenta un sensor plano diseñado utilizando la cuarta iteración de la curva fractal de Hilbert para la caracterización de materiales sólidos a múltiples frecuencias. La curva fractal es autosimilar con propiedades de relleno de espacio. La geometría fractal de Hilbert se utiliza para formar un resonador compacto, con una respuesta de frecuencia multibanda donde se logra la miniaturización ya que una gran longitud de línea de transmisión está efectivamente confinada en un área limitada. El sensor proporciona cinco resonancias en el rango de frecuencia de 0 a 5 GHz. Las frecuencias de resonancia son 0.56, 1.68, 2.72, 3.69 y 4.72 GHz, todas utilizadas para medir la permitividad real de muestras conocidas con una sensibilidad de 7, 20, 27, 43 y 50 MHz/permitividad, respectivamente. El sensor se utiliza para medir muestras dieléctricas con áreas de 20 × 20 mm2 con varios espesores. Las simulaciones y mediciones demuestran que la geometría fractal de Hilbert se puede utilizar para diseñar un sensor plano multibanda para la caracterización de material dieléctrico sólido.Files
Multi-band%20Microwave%20Sensor%20based.pdf.pdf
Files
(894.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9e8d942887e323ec8476ce925cd234da
|
894.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مستشعر الميكروويف متعدد النطاقات استنادًا إلى كسورية هيلبرت لتوصيف المواد الصلبة العازلة للكهرباء
- Translated title (French)
- Capteur hyperfréquence multibande basé sur la fractale de Hilbert pour la caractérisation des matériaux solides diélectriques
- Translated title (Spanish)
- Sensor de microondas multibanda basado en el fractal de Hilbert para la caracterización de material sólido dieléctrico
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3114125356
- DOI
- 10.1080/09205071.2020.1861992
References
- https://openalex.org/W2094568069
- https://openalex.org/W2118742743
- https://openalex.org/W2130320710
- https://openalex.org/W2313951636
- https://openalex.org/W2542203402
- https://openalex.org/W2595036468
- https://openalex.org/W2766298394
- https://openalex.org/W2774069794
- https://openalex.org/W2783506527
- https://openalex.org/W2795535181
- https://openalex.org/W2799712074
- https://openalex.org/W2996654879
- https://openalex.org/W4247381894