طراحي و شبيه سازي محدودكننده توان با استفاده از فرامواد غيرخطي مبتني بر پلاسما

modelling and simulation of power limiter based on plasma-metamaterials

امروزه مصون نگه داشتن سيستم هاي الكتريكي و الكترونيكي در برابر امواج توان بالاي ماكروويو موضوع مهمي است. در اين پژوهش فرامواد غيرخطي بر پايه پلاسما براي اين امر استفاده شده است. اين مدل از محافظ بر اساس تغيير پاسخ فركانسي فراماده در توان‌هاي بالا است. در توان‌هاي بالا، ميدان الكتريكي موج الكترومغناطيسي باعث يونيزه شدن بخشي از محيط شده و در نتيجه پاسخ فركانسي فراماده دستخوش تغيير مي‌شود. با تغيير امپدانس فراماده و توليد ميكروپلاسما در اثر يونيزاسيون محيط، پاسخ دهي آن براي عبور و بازتاب امواج تغيير مي‌كند. با طراحي مناسب فراماده، اين ساختار براي پالس‌هاي توان پايين شفاف و براي پالس‌هاي توان بالا يك بازتابنده است. در اين مقاله فرامواد غيرخطي در باند S طراحي و شبيه‌سازي شده است. نمودار ضرايب عبور و بازتاب آن ها در حالت توان پايين و توان بالا با استفاده از نرم-افزارCST Microwave Studio شبيه سازي و موثر بودن چنين محافظي براي بازتاب دادن موج EM توان بالا به اثبات رسيده است.

Nowadays, protecting electric and electronic systems against high-power microwave is a vital issue and nonlinear plasma-based metamaterials are selected for this reason in this project. This kind of limiter is based on changing the frequency response of metamaterial in high-powers. In high- powers, the electric field of electromagnetic wave ionize a part of metamaterial, produce plasma and as a result, the impedance of the system changes and thereupon, transmission and reflection of the limiter changes. A suitable design of metamaterial cause a transparent limiter in low-powers and make it opaque in high-powers. In this project, nonlinear metamaterials are designed in S-band, transmission and reflection diagrams in low and high power are scatched through CST Microwave Studio software, and the effectiveness of such limiter for reflecting high-power wave is proved.