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ABSTRACT
Contents
1. Stretchable Microfluidic CSRR RF Strain Sensor Using Liquid Metal Alloy 11
1.1. Introduction 11
1.2. Operating Principle and Design 13
1.3. Fabrication and experimental results 22
2. Frequency Switchable Microfluidic CSRR-loaded QMSIW Band-Pass Filter Using Liquid Metal Alloy 35
2.1. Introduction 35
2.2. CSRR-loaded QMSIW Bandpass Filter Design 36
2.3. Fabrication and Measurement Results 44
3. Conclusion 48
References 51
국문초록 62
Table 1.1. Relationship between the resonant frequency and strain level... 29
Table 1.2. Comparison Table of Proposed Sensor and Other RF Strain... 33
Figure 1.1. A comparison between Ecoflex and polydimethylsiloxane... 12
Figure 1.2. (a) Layout of the complementary split ring resonators... 16
Figure 1.3. (a) Layout and (b) equivalent circuit model of the CSRR; (c)... 16
Figure 1.4. Simulated transmission coefficient results of the proposed... 19
Figure 1.5. Simulated magnitude of electric field distribution of the... 21
Figure 1.6. Fabrication process of the proposed stretchable sensor 23
Figure 1.7. Pictures of (a) fabricated RF sensor and (b) the test setup.... 24
Figure 1.8. Transmission coefficients of the proposed RF sensor from... 25
Figure 1.9. Measured transmission coefficients of the fabricated radio... 28
Figure 1.10. Experimental characterization of the proposed sensor under... 32
Figure 2.1. (a) Simulated magnitude of total E-field distributions of (a)... 37
Figure 2.2. S-parameter of CSRR-loaded QMSIW and QMSIW with E-... 39
Figure 2.3. (a) External quality factor variation with distance t for... 40
Figure 2.4. (a) Top view of CSRR-loaded QMSIW filter with PDMS... 42
Figure 2.5. The simulated S-parameter of CSRR-loaded QMSIW before... 43
Figure 2.6. Fabrication process of the microfluidic channel 45
Figure 2.7. (a) Pictures of fabricated CSRR-loaded QMSIW filter... 46
Figure 2.8. The measured S-parameter of fabricated CSRR-loaded... 47
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본 논문에서는 액체 금속, 미세유체 기술, 3D 프린팅 기술을 적용한 유연 스트레인 센서와 QMSIW 대역통과 필터를 제안하고자 한다.
첫 번째 디자인은 늘어나는 방향과 길이를 감지할 수 있는 무선 주파수 스트레인 센서를 제안하였다. 제안된 센서는 미세 유체 채널을 가지는 2개의 상보형 분할 링 공진기로 (CSRR)로 구성되어 있다. 신축성을 위해 액체 금속과 Ecoflex 기판이 사용되었다. 미세 유체 채널은 Ecoflex 탄성 중합체와 미세유체 채널 틀로 제작이 된다. 3D 프린터를 이용하여 미세 유체 채널 틀은 제작이 되었다. 2개의 상보형 분할 링 공진기는 2.03 GHz 및 3.68 GHz에서 공진하도록 설계되었으며, 제안된 센서는 +x와 -x 방향으로 각각 0%에서 22.86% 늘어나면 공진 주파수는 각각 3.68에서 3.13 GHz로, 2.03 GHz에서 1.78 GHz로 이동된다. 두 공진 주파수는 독릭접으로 변화하므로 늘어난 길이와 방향을 검출할 수 있다.
두 번째 디자인은 주파수 가변형 기판 집적형 도파관 대역통과 필터를 제안하였다. 기판 집적형 도파관의 크기를 1/4로 줄인 quarter-mode 기판 집적형 도파관과 그 위에 상보형 분할 링 공진기 (CSRR)을 구성하여 사이즈를 감소시켰다. 3D 프린팅 기술, polydimethysiloxane (PDMS) 탄성 중합체, 액체 금속을 활용하여 미세 유체 채널을 제작하여 주파수를 가변할 수 있도록 활용하였다. 제안된 대역통과 필터는 중심 주파수 2.205 GHz, 대역폭 6.8%를 가지며 액체 금속을 주입한 후에는 중심 주파수 2.56 GHz로 이동하였으며 대역폭은 9.38%로 변하였다. 액체 금속의 주입과 배출로 주파수를 가변 할 수 있으며 액체 금속 배출 후와 액체 금속 주입 전 결과와 동일하여 반복적으로 사용 가능하다는 것을 확인하였다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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