Nghiên cứu cấu trúc ăng-ten bowtie lưỡng cực theo cấu trúc cây fractal ứng dụng cho thiết kế cảm biến nhận dạng hằng số điện môi chất lỏng

Bài viết đề xuất một cảm biến thụ động không dây hoạt động trên dải tần số sóng vi ba được thiết kế đặc biệt để nhận dạng chất lỏng phụ thuộc vào đặc tính điện môi khác nhau của các chất lỏng hóa học.

Nghiên cứu cấu trúc ăng-ten bowtie lưỡng cực theo cấu trúc cây fractal ứng dụng cho thiết kế cảm biến nhận dạng hằng số điện môi chất lỏng

An Thị Thúy 1, Nguyễn Thanh Hường 1,2,*

1Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam

2Viện MICA, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam

*Email: huong.nguyenthanh3@hust.edu.vn

Tóm tắt— Bài báo đề xuất một cảm biến thụ động không

dây hoạt động trên dải tần số sóng vi ba được thiết kế đặc

biệt để nhận dạng chất lỏng phụ thuộc vào đặc tính điện

môi khác nhau của các chất lỏng hóa học Cảm biến vi

sóng được phát triển dựa trên cấu trúc ăng-ten bowtie và

được tinh chỉnh bằng cấu trúc cây fractal để cải thiện độ

nhạy, dễ dàng điều chỉnh tần số theo đặc tính điện môi và

tăng cường băng thông trở kháng rộng cho phép phân biệt

các dung dịch hóa học khác nhau Ăng-ten được chế tạo

với hai nhánh hình tam giác có độ dày lớp dẫn đồng là

0,035 mm, chiều cao và chiều rộng lần lượt là 6,25 mm,

9,38 mm và được xây dựng trên mặt phẳng đế mềm, mỏng

có hằng số điện môi là 3,5 và và tổn hao điện môi là 0,027

Cảm biến nhỏ và chi phí thấp được chế tạo bằng công nghệ

in trên đế dẻo có thể dán lên hình dạng thùng chứa chất

lỏng được phân tích dựa trên bốn loại chất lỏng phổ biến

là nước, methanol, ethylene glycol và glycerol Kết quả của

nghiên cứu có thể được áp dụng cho các phép đo chất điện

môi, xác định hóa chất trong phòng thí nghiệm, y học và

dược phẩm

Từ khóa- cảm biến vi sóng, ăng-ten bowtie, hằng số điện

môi, phát hiện chất lỏng

I GIỚITHIỆU Ngày nay, cảm biến hóa học trong vùng vi sóng để

xác định đặc tính vật liệu đã thu hút sự chú ý nhanh

chóng hơn bởi sự phân tích chính xác, thiết kế đơn giản

và một loạt các ứng dụng của nó đã được trình bày trong

nhiều lĩnh vực như y sinh, hóa học và công nghiệp [1],

[2] Mỗi vật liệu có các đặc tính riêng biệt của nó tùy

thuộc vào hằng số điện môi ε*= ε’– jε’’ , (trong đó ε' là

phần thực, ε'' là phần ảo), suy hao điện môi tanδ=ε''/ε'

và sự tương tác điện môi trong các trường của sóng điện

từ, nhờ vậy có thể xác định được chất hóa học thông qua

các thông số như hệ số phản xạ ngược S11 trên các thiết

bị đo vi sóng [3] Cách tiếp cận phổ biến để xác định

thông tin chất lỏng là phân tích tần số cộng hưởng cần

thiết thay đổi với các đặc tính đã biết chính xác như hằng

số điện môi và độ dẫn điện được quy định trong hệ thống

đo điện môi tiêu chuẩn hiện có trên thị trường, qua việc

làm trên, các nghiên cứu đã thu thập được các mẫu hữu

cơ và vô cơ trong dải tần 300MHz đến 6GHz trong thời

gian ngắn [1], [4] Ví dụ, việc sử dụng cảm biến hoạt

động theo nguyên tắc trên như một công cụ để xác định

các dung dịch lỏng hoặc dung môi độc hại bị mất nhãn trong phòng thí nghiệm [4]

Trước đây, các phương pháp để nhận biết các chất lỏng yêu cầu thể tích hóa chất khổng lồ để đổ đầy các ống nghiệm phân tích [5], [6] Để giảm thiểu các vấn đề

về việc lãng phí các hóa chất, ăng-ten của bộ cộng hưởng

đã được cải thiện tiến bộ hơn thông qua việc phát triển các ống dẫn sóng nhỏ được tích hợp trên chip [7], [8] Tuy nhiên, việc sử dụng chip IC tích hợp sẽ làm cho chi phí sản xuất cảm biến bị đẩy lên cao và chỉ có thể phát hiện chất lỏng ở một phạm vi hạn chế trong một dải tần nhỏ [4]

Bài báo đề xuất xây dựng thiết kế ăng-ten bằng cấu trúc hình học Sierpinsky-tam giác đồng dạng theo cấu trúc ăng-ten bowtie ban đầu Các nghiên cứu nhằm vào các đặc tính lưỡng cực, các thông số như tần số, trở kháng đầu vào và độ lợi của ăng-ten đã phân tích đến sự phụ thuộc vào hình dạng hình học có khả năng làm giảm kích thước, mở rộng băng thông rộng và hiệu suất cao khi so sánh với cùng độ dài sóng của nửa sóng cấu hình lưỡng cực [11] Cảm biến được in trên đế điện môi dẻo

có hằng số điện môi là 3,5 và tổn hao điện môi là 0,027

dễ dàng uốn cong với bất kỳ loại hình dạng vật chứa nào, đặc biệt đối với các ống nghiệm trên thị trường hiện nay

có chứa lượng chất lỏng vừa đủ Thiết bị này có thể được

sử dụng nhiều để dán vào ống nghiệm thông thường trên thị trường, xác định hóa chất lỏng bị mất nhãn với chi phí, cấu hình thấp một các chính xác và thuận tiện trong thời gian ngắn

II PHƯƠNGPHÁPTHIẾTKẾ Hoạt động của quá trình mô tả đặc tính tập trung vào việc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, đơn giản bằng cách sử dụng ống nghiệm làm vật chứa Điều đó có nghĩa là ăng-ten bức xạ phải bức xạ vi sóng về phía tâm của dung dịch chứa trong ống Điều này yêu cầu hướng của ăng-ten phải đa hướng hoặc hướng về phía thùng chứa hóa chất Cảm biến hoạt động thụ động vì nó không yêu cầu chip nào khác ngoài cấu trúc cộng hưởng hoặc bản thân ăng-ten Do đó, nó được kích thích không dây bởi một ăng-ten bên ngoài kết nối với đầu đọc Cảm

biến được cấp nguồn ở trung tâm ăng-ten với trở kháng

dây 50 Ohm Ăng-ten cảm biến được đề xuất phải có đồ

thị bức xạ hướng vào trong lòng chất lỏng để nhận tín

hiệu điện từ từ thiết bị bên ngoài và nhận tín hiệu vi ba

tương ứng qua ống nghiệm chất lỏng Ống nghiệm được

đề xuất sử dụng có đường kính 6 mm và cao tối đa 50

mm có thể chứa từ 5 đến 6 ml dung dịch lỏng Các giả

định này được sử dụng làm thông số hoạt động cho

ăng-ten cảm biến vi sóng

A Thiết kế dạng ăng-ten căn bản

Đồ thị bức xạ của lưỡng cực nửa bước sóng này là

đa hướng trong mặt phẳng H [10] Với trục của ăng-ten

ra/vào màn hình, bức xạ xung quanh ăng-ten là như

nhau Điều này được mong đợi vì không có gì để phân

biệt hướng này với hướng khác hoặc ảnh hưởng đến bức

xạ theo các hướng khác nhau trong mặt phẳng này Do

đó, ăng-ten được gắn trên ống thử nghiệm cho phép tia

bức xạ bao quanh các dung dịch và đặc tính định hướng

đi qua lòng chất lỏng Bên cạnh những ưu điểm đã nêu,

kích thước của ăng-ten lưỡng cực nửa bước sóng là trở

ngại cho thiết kế Bước sóng của ăng-ten này được tính

bằng λ=c/f với chiều dài l=λ/2 [10] Theo công thức trên,

giả sử thiết kế ăng-ten nửa bước sóng ở tần số 600MHz

là λ = 0,5m, vì vậy chiều dài 0,25m là quá dài đối với

ăng-ten thiết kế nhỏ, cấu hình thấp như mục tiêu đề ra

Ăng-ten bowtie được biết đến như một giải pháp

hoàn hảo để giảm chiều dài và mở rộng băng thông

Ăng-ten này sẽ có dạng bức xạ tương tự như ăng-ten

lưỡng cực nửa bước sóng Cấu hình được chia thành hai

mảnh kim loại Nguồn cấp tiếp điểm của ăng-ten nằm ở

trung tâm của ăng-ten nên ăng-ten trông giống nhau ở

tất cả các bước sóng

Hình 1 Cấu trúc hình học ăng-ten bowtie

Hình 1 minh họa cấu trúc hình học chung của

ăng-ten bowtie Cảm biến này được mạ đồng bằng cách xác

định cấu trúc bowtie bao gồm một cặp tay lưỡng cực

hình tam giác đối xứng nhau Cấu hình này được xây

dựng trên mặt phẳng đế hình thoi có độ dày 0,1mm,

hằng số điện môi tương đối là 3,5, tổn hao điện môi

0,027 Chất điện môi đế được chọn để ảnh hưởng đến

hiệu suất của ăng-ten càng nhỏ càng tốt và được uốn

cong để thay đổi theo hình dạng thùng chứa Đối với

thông số kỹ thuật ăng-ten, có một vài kích thước cần

thiết để thiết kế ten Như trong Hình 2, thiết kế

ăng-ten bowtie đơn giản với tổng

L=2w+g=2×9.38+0.52=19.28mm sẽ là nửa bước sóng ở tần số f= c/2L=7.78 GHz Ăng-ten hình bowtie

cơ bản được mô phỏng và thu được hệ số phản xạ trở lại như trong Hình 2 Sự cộng hưởng xảy ra ở khoảng 5 GHz và đạt được hiệu suất tốt trong biểu đồ hệ số phản

xạ và thấp hơn 7,78 GHz được coi là lý tưởng cho hình dạng ăng-ten có hình dạng như trên Điều này về cơ bản làm cho ăng-ten hoạt động với chiều dài điện dài hơn chiều dài vật lý thực tế Do đó, kích thước tổng thể của ăng-ten vì thế mà thu nhỏ lại

Hình 2 Biểu đồ hệ số phản xạ của ăng-ten bowtie

B Cải thiện ăng-ten bằng cấu trúc fractal cho cảm biến vi sóng

Các minh chứng đã chỉ ra rằng có thể dễ dàng tích hợp ăng-ten khe vào các cấu trúc dẫn điện hiện có mà không cần hỗ trợ cấu trúc bổ sung [12] Trong tình huống này, khe được hi vọng không quá lớn và đối xứng

để có được hiệu suất tốt hơn và có các dạng bức xạ gần đúng trước đây

Ăng-ten dựa trên cấu trúc fractal Sierpinski lặp lại lần thứ tư được chọn làm khe để đáp ứng các yêu cầu Tam giác Sierpiński là một loại fractal sử dụng hình tam giác làm hình dạng cơ sở Xét 1 nhánh cấu trúc tam giác bên trái của ăng-ten bowtie, trong lần lặp đầu tiên của cấu trúc này, hình dạng đồng dạng của một tam giác được giảm xuống một nửa và đặt chồng lên theo hướng ngược lại của nhánh đó, tương tự với các lần lặp tiếp theo Trong lần lặp thứ hai, tam giác được chia thành bốn tam giác như trong Hình 3 và tam giác ở trung tâm

bị loại trừ khỏi hình dạng Trong các lần lặp tiếp theo, hoạt động tương tự được áp dụng cho mỗi tam giác mới tạo nên cấu trúc tổng thể như Hình 4 Quy luật tái cấu trúc tam giác Sierpiński được thể hiện theo công thức kích thước Hausdorff :

log⁡(𝑆)

trong đó N là hệ số mà số lượng hình tam giác tăng lên sau mỗi lần lặp lại và S là hệ số tỷ lệ độ dài mà số hình tam giác bị giảm đi Kích thước Hausdorff là thước đo mức độ mà một cấu trúc cây fractal chiếm trên một bề mặt dẫn [13]

Hình 3 Các cấu hình lặp lại của cấu trúc fractal Sierpinski

Hình 4: Cấu trúc ăng ten fractal bowtie

Sau khi điều chỉnh các thông số hình học, các kích

thước của ăng-ten fractal bowtie cuối cùng được chỉ ra

trong Bảng I

BẢNG I CÁC KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA

ĂNG-TEN BOWTIE FRACTAL

(mm)

hf Chiều cao của tam giác

dồng dạng lần thứ 4

0.39

sf Chiều dài của tam giác

dồng dạng lần thứ 4 0.62

C Bố trí thí nghiệm

Trong quá trình phân tích hoạt động của cảm biến,

ống nghiệm hóa học làm từ thủy tinh có hằng số điện

môi 7 và độ dẫn điện 10−11⁡𝑆/𝑚 và có bán kính 6 mm,

có độ dày thành 0,8-1 mm được sử dụng và được đổ

một lượng thể tích chất lỏng vừa đủ cao hơn chiều dài

cảm biến Cảm biến ăng-ten được dán trên bình chứa

Ba chất lỏng hữu cơ phổ biến có hằng số điện môi tương

đối từ 32 đến 78 đã được chọn để đánh giá hiệu quả của

cảm biến ăng-ten như một thiết bị nhận dạng chất lỏng

Những chất lỏng này đã được nghiên cứu trong từ

trường của cảm biến ăng-ten và thông tin điện môi của

chúng rất sẵn có [3], [5] Bốn chất lỏng được thử

nghiệm là metanol, ethylene glycol, glycerol và nước

khử ion (DI) với cùng thể tích trong bình chứa ở

298°K.Với các chất hóa học ở dạng nguyên chất như

trên, với thể tích chất lỏng cao hơn ăng-ten, kết quả thu

được là như nhau vì cảm biến chỉ chịu ảnh hưởng bởi hằng số điện môi của chất lỏng

BẢNG II: HẰNG SỐ ĐIỆN MÔI CỦA CHẤT LỎNG

Chất hóa học Hằng số điện môi

Cảm biến ăng-ten đã được làm cong và dán lên hình dạng ống nghiệm đã thu được những kết quả ở bên dưới Các đặc điểm của ăng-ten đề xuất được mô phỏng trong phần mềm CST được xác định bởi một số tham số trên dải băng tần Có thể thấy từ Hình 5a rằng ăng-ten ban đầu không mang lại hệ số phản xạ khác nhiều với ăng-ten được bổ sung thêm cấu trúc fractal Tuy nhiên, kết quả ban đầu này chỉ thể hiện tần số ổn định của ăng-ten

và việc sửa đổi sẽ thu được nhiều hiệu suất khác nhau

vì hình dạng của ăng-ten sẽ thay đổi theo hình dạng ống nghiệm và chất lỏng điện môi sẽ ảnh hưởng mạnh đến các tính năng vi sóng cộng hưởng của ăng-ten

Hình 5 a) Hệ số phản xạ của Ăng-ten bowtie và Ăng-ten bowtie tái cấu trúc theo hình dạng fractal; b) Trở kháng của Ăng-ten bowtie tái cấu trúc

Cấu trúc ăng-ten bowtie được thiết kế trong bài báo thỏa mãn tần số cộng hưởng tại 5GHz giúp cho ăng-ten

có thể đạt kích thước nhỏ, có thể phù hợp với kích thước của các ống nghiệm hóa học Kết quả mô phỏng tại đồ thị Smith (Hình 5b) cũng cho thấy tại tần số này, trở kháng của ăng ten bowtie cũng đạt 50Ω và hoàn toàn hòa hợp trở kháng với nguồn cấp chuẩn cho các mạch điện tử vi sóng

a)

b)

III KẾTQUẢVÀTHẢOLUẬN

Thiết bị cảm biến được mô phỏng và phân tích trên

phần mềm mô phỏng CST Microwave Studio Trong

phần này, ăng-ten được uốn cong trên bề mặt cong của

ống nghiệm đường kính 6 mm để mô tả đặc điểm của

các dung dịch nước bên trong bể chứa này Đối với ống

nghiệm rỗng, sự uốn cong làm cho ăng ten bowtie và

ăng-ten đã được sửa đổi theo cấu trúc fractal lệch khỏi

nhau Trong hình 6a, khi kết hợp dán cấu trúc ăng ten

trên ống nghiệm, có thể nhìn ra được kích thước của

ăng-ten nhỏ hơn nhiều so với kích thước ống nghiệm,

do đó tất cả các hiệu ứng từ chất lỏng có thể bị ăng-ten

phản xạ toàn bộ Điều này có thể đảm bảo rằng sóng

điện từ có thể bức xạ và phản xạ trở lại một cách hoàn

toàn dựa trên các đặc tính điện môi Trong Hình 6b, có

thể quan sát thấy rằng hệ số phản xạ của ăng ten trong

trường hợp hình bowtie kém thích nghi hơn so với hình

dạng bowtie biến đổi theo phương pháp fractal

Ăng-ten đạt được hiệu suất tốt hơn trong trường hợp theo cấu

trúc fractal được sửa đổi so với hình dạng ban đầu

Hình 6 a, Ăng-ten được uốn cong trên ống nghiệm; b) Hệ số

phản xạ của Ăng-ten bowtie ban đầu và Ăng-ten được tái

cấu trúc theo hình dạng fractal sau khi được uốn cong theo

hình dạng ống nghiệm

Hệ số phản xạ kết quả trong Hình 6 chứng minh

rằng việc sửa đổi theo cấu trúc fractal là cần thiết để

tăng cường khả năng phát hiện chất lỏng Để nhận biết

các hằng số điện môi bằng phép đo các vật liệu lỏng,

bốn hóa chất khác nhau được đổ vào ống nghiệm Trong

Hình 7, các thông số vi sóng của cảm biến cộng hưởng

được đánh giá từ 2,67 GHz đến 3,93 GHz trong đó

metanol có tần số cộng hưởng cao nhất là 3,93 trong khi

glycerol, etylen glycol, methanol và nước cho thấy sự

dịch chuyển đi xuống và đạt được tần số cộng hưởng

lần lượt ở 3,73 GHz là 3,51 GHz và 2,67 GHz Giá trị

hệ số phản xạ của kết quả đo được cho thấy tín hiệu bức

xạ tốt vì các giá trị tổn thất trả về của chúng đều nhỏ

hơn -10dB

Hình 7 Hệ số phản xạ của cảm biến của các chất lỏng hóa học Phân tích tham số được tiến hành để phát hiện tác động đặc tính của cảm biến được thiết kế Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi kiểm tra miền tần số xung quanh tần số cộng hưởng của ống nghiệm rỗng có gắn ăng-ten cảm biến (khoảng 4 GHz) Có thể thấy rằng tần

số cộng hưởng tỉ lệ nghịch với hằng số điện môi của chất lỏng Điều này cho thấy rằng sử dụng ăng-ten này, các hóa chất lỏng thay đổi tuyến tính với sự thay đổi của tần số Đặc tính này thể hiện hoạt động cơ bản của cảm biến, có nghĩa là độ nhạy của cảm biến phụ thuộc tuyến tính với tần số Sự thay đổi lớn của tần số đối với sự thay đổi của hằng số điện môi được thể hiện rõ ràng trong Hình 8 khi ống nghiệm chứa hóa chất lỏng Kết quả là, đồ thị đã chứng minh được rằng mô hình đề xuất

có thể được sử dụng như một cảm biến để phát hiện chất lỏng bằng cách sử dụng cộng hưởng tần số

Hình 8 Đồ thị đặc tính của cảm biến phát hiện chất lỏng: Sự phụ thuộc của tần số cộng hưởng và hằng số điện môi Đặc tính này rất phù hợp với đặc tính vi sóng của cảm biến được thiết kế theo cấu trúc này Các thông số sau của ăng-ten khi phân tích đối với methanol được hiển thị trong Hình 9,10,11 được sử dụng để giải thích hiệu ứng này

Hình 9: Đồ thị bức xạ của cảm biến đối với methanol

Hình 10 Điện trường của cảm biến với methanol

Hình 10: Phân bố dòng điện bề mặt của cảm biến với

methanol Theo Hình 9, hình dạng bức xạ của ăng-ten là đa

hướng với độ lợi (gain) là 3,56 dBi Độ lợi của ăng-ten

ở giá trị này thể hiện độ định hướng tương đối mạnh của

cảm biến về phía bình chứa chất lỏng Đây là minh

chứng rõ ràng để chứng minh rằng việc sửa đổi hình

dạng fractal đạt hiệu quả tốt hơn với cấu trúc ăng-ten

ban đầu và có thể giúp ăng-ten phù hợp hơn với ứng

dụng cảm biến Đặc tính bức xạ này có thể được quan

sát rõ ràng qua điện trường và phân bố dòng điện bề mặt

của cảm biến trong Hình 10 và Hình 11 Khi tiếp điện

cổng của ăng-ten bowtie dựa trên lưỡng cực, dòng điện

sẽ chạy qua cạnh của ăng-ten Tuy nhiên, chính nhờ cấu

trúc fractal mà cường độ điện trường được tăng lên một

cách hiệu quả và tinh chỉnh toàn bộ cấu trúc ăng ten làm

cho bức xạ về phía chất lỏng mạnh hơn

IV KẾTLUẬN Một ăng-ten linh hoạt phù hợp và chi phí thấp được đề

xuất để chế tạo cảm biến thụ động vi sóng Các hóa chất

lỏng khác nhau có thể được phát hiện thông qua cảm

biến mà không gặp bất kỳ khó khăn nào Đường đặc

tính của cảm biến phát hiện chất lỏng thể hiện một

đường cong tương đối tuyến tính, đã thể hiện là một

thiết kế đầy hứa hẹn cho cảm biến có độ nhạy và chất

lượng cao Sự phụ thuộc tuyến tính giữa hằng số điện

môi và tần số cho thấy rằng cảm biến vi sóng là một giải

pháp tốt cho việc nghiên cứu các cảm biến chất lỏng

mới Mặc dù với hình dạng uốn cong, cảm biến vẫn giữ

hiệu suất tốt để phát hiện các loại dung dịch lỏng khác

nhau, rất có lợi cho các ứng dụng y tế hoặc công nghiệp

Do hạn chế về cơ sở vật chất, các kết quả chỉ dừng ở việc thiết kế và mô phỏng Hướng phát triển trong tương lai sẽ tiến hành in ăng-ten, đo đạc, đánh giá kết quả thực nghiệm so với kết quả mô phỏng để kiệm nghiệm chất lượng sản phẩm

LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trong đề tài mã số T2020-PC-019

V TÀILIỆUTHAMKHẢO [1] Gregory, A.P.; Clarke, R.N., “A review of RF and microwave techniques for dielectric measurements on polar liquids,” IEEE Trans Dielectr Electr Insul 2006, 13, 727–743

[2] Joshi, K.K.; Pollard, R.D “Sensitivity analysis and experimental investigation of microstrip resonator technique for the in-process moisture/permittivity measurement of petrochemicals and emulsions of crude oil and water,” In Proceedings of the 2006 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, San Francisco, CA, USA, 11–16 June 2006;

pp 1634–1637

[3] Amjad Iqbal; Amor Smida; Omar, A S.; Qais, H A.; Nazih K.M.; Byung M.L “Cylindrical Dielectric Resonator Antenna-Based Sensors for Liquid Chemical Detection,” Sensors 2019, 19, 1200

[4] Viktorija Makarovaite; Aaron J R H.; Simon J H.; Campbell W.G.;and John C B “Passive Wireless UHF RFID Antenna Label for Sensing Dielectric Properties of Aqueous and Organic Liquids,” IEEE Sensor Journal, vol.19, no.11, June 1,2019 [5] Mullett, W.M.; Levsen, K.; Lubda, D.; Pawliszyn, J Bio-compatible in-tube solid-phase microextraction capillary for The direct extraction and high-performance liquid chromatographic determination of drugs in human serum J Chromatogr A 2002, 963, 325–334

[6] Dahlgren, R.; Nieuwenhuyse, E.; Litton, G Transparency tube provides reliable water-quality measurements Calif Agric

2004, 58, 149–153

[7] Carlborg, C.F.; Gylfason, K.B.; Ka´zmierczak, A.; Dortu, F.; Polo, M.B.; Catala, A.M.; Kresbach, G.M.; Sohlström, H.; Moh, T.; Vivien, L.; et al A packaged optical slot-waveguide ring resonator sensor array for multiplex label-free assays in labs-on-chips Lab Chip 2010,10,281-290

[8] Patko, D.; Mártonfalvi, Z.; Kovacs, B.; Vonderviszt, F.; Kellermayer, M.; Horvath, R Microfluidic channels laser-cut in thin double-sided tapes: Cost-effective biocompatible fluidics

in minutes from design to final integration with optical biochips Sens Actuators B Chem 2014, 196, 352–356

[9] Theresa Chang; Steven E.D.; Andrei G.F.; John S.P.; Robert A.S.; Christopher L.T “Strengthened borosilicate glass containers with improved damage tolerance,” United States Patent, Chang et.al, May 19,2015

[10] “Antenna Theory - Half-Wave Dipole.[Online] Available: https://www.tutorialspoint.com/antenna_theory/antenna_theor y_half_wave_dipole.htm

[11] C A Balanis, “Antenna Theory: Analysis and Design,” New York , Wiley,2005

[12] John L Volakis “Antenna Engineering Handbook, Fourth Edition,” McGraw-Hill Education, 2007

[13] Shawn Sederberg and A.Y Elezzabi “Sierpiński fractal plasmonic antenna: a fractal abstraction of the plasmonic bowtie antenna” Optics Express, Vol 19, Issue 11, pp 10456-10461,

2011

[14] K J Falconer, Fractal Geometry: Mathematical Foundations and Applications ,Wiley, 2003

[15] H Lobato-Morales, A Corona-Chávez, J L Olvera-Cervantes,

R A Chávez-Pérez, and J L Medina-Monroy, “Wireless

sensing ofcomplex dielectric permittivity of liquids based on the

RFID,” IEEE Trans Microw Theory Techn., vol 62, no 9, pp

2160–2167, Sep 2014.

[16] A Lázaro et al., “Chipless dielectric constant sensor for

structural health testing,” IEEE Sensors J., vol 18, no 13, pp

5576–5585, Jul 2018.

[17] M Abdolrazzaghi, M Daneshmand, and A K Iyer, “Strongly

enhanced sensitivity in planar microwave sensors based on

metamaterial coupling,” IEEE Trans Microw Theory Techn.,

vol 66, no 4, pp 1843–1855, Apr 2018.