Система контролю доступу на основі сенсорних властивостей кільцевого резонатора
DOI:
https://doi.org/10.31861/sisiot2024.1.01012Ключові слова:
кільцевий резонатор, лінія передачі, безпека, простір ключів, контроль доступуАнотація
Робота присвячена розробленню нового типу електромагнітних (ЕМ) пристроїв для досягнення унікальних вихідних сигналів, що мають потенційне застосування у системах безпеки. Запропонований пристрій передбачає модифікацію мікросмужкової лінії передавання за допомогою кільцевих резонаторів. Кільцевий резонатор – це ЕМ компонент, який характеризується високою чутливістю, а його імпеданс можна легко налаштувати шляхом зміни геометричної форми. Це було здійснено шляхом подовження мікросмужкових ліній кільцевого резонатора від 1 до 13,5 мм, що дозволяє змінювати резонансну частоту від 1 до 1,6 ГГц, демонструючи можливість налаштування резонансу пристрою. Модифікація мікросмужкової лінії передавання за допомогою одного або кількох таких кільцевих резонаторів, завдяки їх сильному ближньопольовому зв'язку, призводить до появи глибокого мінімуму/мінімумів у функції передачі лінії (спектр параметрів-S21). Цей мінімум може зникнути при прямому дотику кільцевого резонатора пальцем людини – через зміну загальної ємності кільцевого резонатора. Це означає, що послідовне доторкання/не доторкання до кільцевого резонатора призводить до модуляції вхідного сигналу лінії передавання та створення унікальних вихідних сигналів. Зі збільшенням кількості кільцевих резонаторів зростає і складність вихідних сигналів. Різноманітність сигналів може бути унікальною; таким чином, вихідні сигнали можуть слугувати ключем для створення пароля для систем контролю доступу. Щоб забезпечити відповідність рівня безпеки, що забезпечується пристроєм, необхідним стандартам, був оцінений розмір простору ключів – загальна кількість можливих унікальних сигналів для різних комбінацій розроблених кільцевих резонаторів. Аналіз показав, що при наявності 14 кільцевих резонаторів розмір ключового простору може перевищувати 10¹⁵, що свідчить про велику кількість можливих комбінацій і, отже, дуже високий рівень безпеки.
Завантажити
Посилання
J. García-García, F. Martín, J. D. Baena, R. Marqués, and L. Jelinek, “On the resonances and polarizabilities of split ring resonators,” J. Appl. Phys., vol. 98, no. 3, p. 033103, 2005.
D. Dobrykh et al., “3D genetic metamaterials for scattering maximization,” arXiv [physics.app-ph], 2024.
J. D. Baena et al., “Equivalent-circuit models for split-ring resonators and complementary split-ring resonators coupled to planar transmission lines,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, no. 4, pp. 1451–1461, 2005.
L. J. Roglá, J. Carbonell, and V. E. Boria, “Study of equivalent circuits for open-ring and split-ring resonators in coplanar waveguide technology,” IET Microw. Antennas Propag., vol. 1, no. 1, p. 170, 2007.
W. N. Hardy and L. A. Whitehead, “Split-ring resonator for use in magnetic resonance from 200–2000 MHz,” Rev. Sci. Instrum., vol. 52, no. 2, pp. 213–216, 1981.
K. Aydin, I. Bulu, K. Guven, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and E. Ozbay, “Investigation of magnetic resonances for different split-ring resonator parameters and designs,” New J. Phys., vol. 7, pp. 168–168, 2005.
J. Zhou, T. Koschny, M. Kafesaki, E. N. Economou, J. B. Pendry, and C. M. Soukoulis, “Saturation of the magnetic response of split-ring resonators at optical frequencies,” Phys. Rev. Lett., vol. 95, no. 22, p. 223902, 2005.
I. Al-Naib et al., “Conductive coupling of split ring resonators: a path to THz metamaterials with ultrasharp resonances,” Phys. Rev. Lett., vol. 112, no. 18, p. 183903, 2014.
F. Aznar, A. Vélez, M. Durán-Sindreu, J. Bonache, and F. Martín, “Open complementary split ring resonators: Physics, modelling, and analysis,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 52, no. 7, pp. 1520–1526, 2010.
C.-S. Lee, B. Bai, Q.-R. Song, Z.-Q. Wang, and G.-F. Li, “Open complementary split-ring resonator sensor for dropping-based liquid dielectric characterization,” IEEE Sens. J., vol. 19, no. 24, pp. 11880–11890, 2019.
S.-Y. Jang and J.-R. Yang, “Double split-ring resonator for dielectric constant measurement of solids and liquids,” J Electromagn Eng Sci, vol. 22, no. 2, pp. 122–128, 2022.
M. Puentes, M. Maasch, M. Schubler, and R. Jakoby, “Frequency multiplexed 2-dimensional sensor array based on split-ring resonators for organic tissue analysis,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 60, no. 6, pp. 1720–1727, 2012.
C. Reimann et al., “Planar microwave sensor for theranostic therapy of organic tissue based on oval Split Ring Resonators,” Sensors (Basel), vol. 16, no. 9, p. 1450, 2016.
S. P. Chakyar, S. K. Simon, C. Bindu, J. Andrews, and V. P. Joseph, “Complex permittivity measurement using metamaterial split ring resonators,” J. Appl. Phys., vol. 121, no. 5, p. 054101, 2017.
K. Xu et al., “Novel microwave sensors based on split ring resonators for measuring permittivity,” IEEE Access, vol. 6, pp. 26111–26120, 2018.
K. Grotov, A. Mikhailovskaya, D. Vovchuk, D. Dobrykh, C. Rockstuhl, and P. Ginzburg, “Superradiant broadband magneto-electric arrays empowered by meta-learning,” arXiv [physics.app-ph], 2023.
A. M. Albishi, S. A. Alshebeili, and O. M. Ramahi, “Three-dimensional split-ring resonators-based sensors for fluid detection,” IEEE Sens. J., vol. 21, no. 7, pp. 9138–9147, 2021.
A. Ebrahimi, J. Scott, and K. Ghorbani, “Differential sensors using microstrip lines loaded with two split-ring resonators,” IEEE Sens. J., vol. 18, no. 14, pp. 5786–5793, 2018.
D. Vovchuk, M. Khobzei, and M. Khavruniak, “Sensing properties of SRR: Influence of finger touching,” in 2019 IEEE International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), 2019.
X. Hu and W. Yang, “Planar capacitive sensors – designs and applications,” Sens. Rev., vol. 30, no. 1, pp. 24–39, 2010.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Безпека інфокомунікаційних систем та Інтернету речей
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
