طراحی شیلد متامتریال و شبیه سازی آن به منظور بهبود ضریب شیلدینگ

متامتریال ها به دلیل ویژگی های الکترومغناطیسی خاصی که دارند در بسیاری از کاربردهای مختلف الکترومغناطیسی به کار گرفته شده اند،از جمله در طراحی شیلدها، جاذب ها و ساختارهایی برای کاهش کوپلینگ بین تجهیزاتی که در کنار هم قرار گرفته اند.ساختارهای مختلفی با متامتریال ها به عنوان شیلد،جاذب و به منظور کاهش کوپلینگ ارایه شده اند که در ابتدا به آنها اشاره شده است.از ساختارهای متامتریال باند گسست الکترومغناطیسی ebg،پیش از این برای کاهش کوپلینگ استفاده شده بود اما در ساختار ارایه شده در این پایان نامه با استفاده از ebgهای با سایز پچ مختلف یک ساختار غیریکنواخت از ebgها برای کاهش بیشتر کوپلینگ طراحی شده است.ابتدا ساختار تک ردیفه از ebgها با سایز پچ های 2،3و4 میلیمتری بررسی شده و پارامتر s21 که کوپلینگ را نشان می دهددر نموداری به کمک نرم افزار cst نشان داده شده است.با بررسی این نمودارها می توان دید که تغییر سایز پچ در ساختارهای متامتریال باند گسست منجر به تغییر ظرفیت خازنی معادل و در نتیجه تغییر فرکانس تشدید ساختار می شود.هر چه طول پچ را افزایش دهیم ظرفیت خازنی معادل ساختار ebg افزایش می یابد و در نتیجه فرکانس تشدید ساختار کم می شود.همچنین به دلیل رابطه ای که ظرفیت خازنی با پرمیتیویته الکتریکی معادل ساختار دارد،پرمیتیویته معادل ساختار و در نتیجه امپدانس آن تغییر می کند.در ادامه ساختاری با ebgهای قرار گرفته به صورت افقی در کنار هم به صورت صفحه ای بررسی شده است،ابتدا ساختاری از ebgهای یکنواخت با پچ 4میلیمتری قرار گرفته به صورت افقی در کنار هم بررسی شده و پارامتر s21 آن در نموداری نشان داده شده است.سپس ساختار سه لایه از همین ebgهای 4 میلیمتری بررسی شده است و در نهایت چند ساختار از ebg با سایزهای مختلف قرار گرفته در یک صفحه به طور غیر یکنواخت بررسی شده و دیده می شود که تغییر سایز پچ ها منجر به کاهش بیشتر کوپلینگ می شود.استفاده از ebgهای مختلف در ساختار در واقع باعث می شود که لایه هایی با پرمیتیویته الکتریکی مختلف و در نتیجه امپدانس مختلف و انتقال و انعکاس مختلف ایجاد می شود که این مطلب با تیوری fabry-perot نیز قابل توجیه است که اثبات آن در متن آورده شده است.پیش از این یک ساختار صفحه ای از ebgهای یکنواخت برای کاهش کوپلینگ در مقاله ای بررسی شده بود که در این کار ساختار غیر یکنواخت ارایه شده با ساختار مقاله مقایسه شده و بهتر شدن کاهش کوپلینگ با نمودار s21 هر دو ساختار نشان داده شده است.