Design of a differential dielectric sensor based on a hybrid coupler on inverted microstrip technology

The master thesis is concerned with the design of a sensor for the differential dielectric characterization of liquid materials. The sensor is based on a 'rat-race' hybrid coupler, realized using the inverted microstrip technology, combined with two containers holding different liquid materials. The structure is produced through a hybrid technology, integrating the standard 'printed circuit board' (to build the inverted microstrip) with 3D printing (to realize the containers and the support structure). The dielectric characteristics of a liquid material can be derived by comparing the reflection properties of this liquid with a known calibration material. Different liquid materials are employed to validate the performance of the fabricated device, comparing simulations and measurements.

La tesi riguarda la progettazione di un sensore per la caratterizzazione dielettrica differenziale di materiali liquidi. Il sensore è basato su un accoppiatore ibrido di tipo 'rat-race', realizzato utilizzando la tecnologia della microstriscia invertita, combinato con due piccoli serbatoi contenenti differenti liquidi. La struttura è prodotta attraverso una tecnologia ibrida, che integra la tecnica 'printed circuit board' standard (per costruire la microstriscia invertita) con la stampa 3D (per realizzare i serbatoi e la struttura di supporto). Le caratteristiche dielettriche di un materiale liquido possono essere ricavate confrontando le proprietà di riflessione del segnale con quelle di un liquido di calibrazione conosciuto. Per la validazione delle prestazioni del dispositivo fabbricato, sono utilizzati diversi materiali liquidi, andando a confrontare simulazioni e misure.