Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

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Non-Contact Sensing Method using PT Symmetric Circuit with Cross-Coupled NDR Circuits

크로스-결합구조의 부성 미분 저항 회로를 이용한 페리티-시간 대칭 구조의 비접촉 센서 구동 회로에 대한 연구

  • Received : 2020.11.25
  • Accepted : 2021.04.02
  • Published : 2021.04.30
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Abstract

This paper proposes a model that considers the parity-time symmetric structure as a state detection circuit for sensor applications using a stretchable inductor. In particular, to obtain a more practical computer simulation result, the stretchable inductor model was applied to this study model by referring to previously reported experimental results. The resistance component and phase component were controlled through the negative differential resistance circuit used in this study. In addition, the imbalance of the circuit caused by a change in the characteristics of the stretchable inductor could be compensated for using a negative differential resistance circuit. In particular, an analysis of the frequency characteristics of the sensor driving circuit of the parity-time symmetric structure proposed in this study confirmed that the Q-factor could be increased up to 20 times compared to the conventional resonant circuit.

본 연구에서는 신축성 인덕터를 이용한 센서 응용을 위한 상태 감지 회로로써 패리티-시간 대칭 구조를 고려한 모델을 제안하고자 한다. 신축성 인덕터를 이용한 센서 구동 회로로써 트랜지스터를 이용한 부성 미분 저항 회로를 적용하여 신축성 인덕터를 보다 효율적으로 활용할 수 있는 방법을 제안하고, 패리티-시간 대칭 구조의 결합 공진 회로에 대한 특성 분석을 통해 고전적 공진 회로에 비해 향상된 분해능을 갖는 모델을 설계하였다. 특히, 보다 실질적인 전산모의실험결과를 얻기 위해, 신축성 인덕터 모델의 경우에는 참고문헌의 실험결과를 참고하여 본 연구 모델에 적용하였다. 전산모사를 통해 본 연구에서 사용한 부성 미분 저항 회로를 통해 저항 성분 뿐만 아니라 위상 성분도 제어됨을 확인하였으며, 이러한 결과를 통해 신축성 인덕터의 특성 변화에 따른 회로의 불균형을 부성 미분 저항 회로를 이용하여 보완할 수 있음을 고찰하였다. 이러한 특성을 이용하여 패리티-시간 대칭 구조를 구현할 수 있었으며, 이에 대한 특성에 대하여 논의하였다. 특히, 본 연구에서 제안하는 패리티-시간 대칭 구조의 센서 구동 회로에 대한 주파수 특성의 결과로부터 기존의 고전적 공진 회로에 비해 Q-factor가 최대 20배까지 커질 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

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