Sensor de permitividad empleando estructuras metamateriales

Abstract

El presente trabajo se enfoca en el diseño de un sensor resonante para la caracterización de la permitividad dieléctrica de líquidos, utilizando estructuras metamateriales implementadas sobre tecnología Substrate Integrated Waveguide (SIW) y microstrip. Estas estructuras permiten estimar la permitividad relativa del material bajo prueba a partir del desplazamiento en la frecuencia de resonancia del sensor. Gracias a su alto factor de calidad (Q), es posible obtener una alta resolución en la detección de cambios dieléctricos. El estudio se centró en el diseño y simulación de sensores basados en metamateriales, específicamente orientados a mejorar la sensibilidad dieléctrica, entendida como la capacidad del sensor para detectar variaciones pequeñas en la permitividad relativa del material analizado. Se evaluaron distintas configuraciones geométricas, materiales dieléctricos del sustrato, y dimensiones de acoplamiento con el fin de optimizar el desempeño del sensor en términos de precisión, linealidad, ancho de banda y frecuencia operativa. Entre las estructuras analizadas, se identificó que el uso de resonadoras espirales circulares complementarios (Complementary Split-Ring Resonators, CSRR) ofreció una mayor sensibilidad frente a otras configuraciones, como los resonadores de anillo abierto (Open-Loop Resonators, OLR) y estructuras de línea de transmisión convencional. Se concluye que el sensor diseñado presenta un alto potencial para aplicaciones industriales, biomédicas y de control de calidad, donde es fundamental la detección precisa de la permitividad dieléctrica de líquidos.