A Study on the Detection of the Rain Using Open-Ended Coaxial Cavity Resonator

This paper is a study of a rain sensor using an open-ended coaxial cavity resonator which senses the amount of rain drops linearly. It shows that it will be used as a sensor to sense the amount of rain dropped on the windshield of an automobile based on the principle of varied resonant frequency and the loss according to the amount and characteristics of an dielectric lied on the open side of a resonator. The input and output ports are built in the both sides of the resonator and the input and output coupling probes are formed like 'ㄱ' shape. The response of rain drops were simulated by the radius of inner conductor of 2 mm, 5 mm, and 10 mm respectively and it showed that the raindrop was sensed most linearly and sensitively when the radius of inner conductor is 5 mm, We have measured that the resonant frequency have varied from 3.55 GHz to 3 GHz and the Q value have varied from 42.38 to 24.3 according to the variation of rain drop amount on the fabricated resonator. Therefore, it shows that the designed resonator can be applied as a rain sensor that measures the amount of rain drops linearly by using the resonant frequency as a measurement parameter.

한쪽 면이 열린 동축 공동 공진기를 이용한 빗물 감지에 관한 연구

본 논문은 한쪽 면이 열린 동축 공동 공진기를 이용하여 빗물의 양을 선형적으로 감지하는 레인 센서에 관한 연구이다. 공진기의 열린 면에 놓이는 유전체의 양과 특성에 따라 공진 주파수와 손실이 달라지는 원리를 이용하여 공진기를 자동차 앞유리 표면에 떨어진 빗물의 양을 측정할 수 있는 센서로 활용할 수 있음을 보여준다. 공진기 양 벽면에 입력과 출력 포트를 구성하고, 입출력 커플링 프로브는 'ㄱ'자 형으로 구성한다. 공진기 내부도체 반지름을 2 mm, 5 mm, 10 mm로 변화시켜 빗물의 반응을 시뮬레이션으로 확인한 결과, 내부 도체 반지름이 5 mm일 때 공진 주파수가 비교적 선형적으로 민감하게 변화하여 빗방울의 양을 감지할 수 있는 공진기에 가장 적합함을 확인할 수 있었다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 제작된 공진기는 빗방울의 양이 변함에 따라 공진 주파수가 3.55 GHz부터 3 GHz까지 선형적으로 변하였고, Q값은 42.38부터 24.3까지 변화하는 것을 확인하였다. 따라서 본 논문에서 설계한 공진기의 구조가 공진 주파수를 측정 파라미터로 이용하여 빗물의 양을 선형적으로 감지하는 레인 센서로 적용할 수 있음을 보여주었다.