Ultra High Sensitivity Soil Moisture Detection Using Photonic Crystal Cavity with SIW Technology
Justin Jose and Nikhil Kumar
土壤养分和含水量是显著影响农业生产产量的两个关键因素。 因此,监测和测量含水量和土壤类型是关键要求。 这项研究提出了以对称十字形槽为中心的光子晶体的二维结构。 交叉插槽充当谐振器,插槽周围的光子晶体调整谐振器的共振频率,以增强谐振器内的模式限制。 各种谐振模式位于2.1 GHz,5.2 GHz和8.1 GHz频段,分别对应于S频段,C频段和X频段。 这些波段用于比较吸收,而上谐振模式的顺序为20 GHz。 使用平面波方法(PWM)进行带状结构分析。 谐振频率使用3D电磁(EM)模拟软件计算,该软件使用有限元素方法(FEM),位于光子晶体波段结构的辐射模式区域。 改变入射角对传感器的吸收特性有微不足道的影响,无论 incident angle如何,都能产生准确的传感结果。 使用这种设计可以最大限度地提高传感器的灵敏度,在2.1 GHz谐振频率下产生85.4%的灵敏度,这比单列基于光子晶体的SIW高得多,导致2.1 GHz的灵敏度为50.6%,其中GHz的顺序发生频率偏移。 相比之下,在拟议的设计中,频率移位是按MHz的顺序排列的,从而产生超高灵敏度。
Soil nutrients and water content are two crucial factors that significantly affect agricultural production yields. Hence, monitoring and measuring the water content and soil type are critical requirements. This study proposes a two-dimensional structure of photonic crystals centered around a symmetrical cross-shaped slot. The cross-slots act as resonators, and the photonic crystals surrounding the slots tune the resonance frequency of the resonators to enhance mode confinement within the resonat...