طراحی سپر الکترومغناطیسی مبتنی بر فرامواد برای کاهش تداخلات فایو جی در پست های فشار قوی

با گسترش روزافزون فناوری نسل پنجم ارتباطات سیار (۵G) و نصب دکل های آن در نزدیکی زیرساخت های حیاتی، مسئله تداخل الکترومغناطیسی (EMI) با تجهیزات حساس در پست های فشار قوی به یک چالش جدی تبدیل شده است. این تجهیزات، شامل رله های حفاظتی، سیستم های اسکادا (SCADA) و حسگرهای اندازه گیری، در محیطی مملو از میدان های الکترومغناطیسی با فرکانس پایین و شدت بالا فعالیت می کنند و ورود امواج فرکانس بالای ۵Gمی تواند عملکرد آن ها را مختل کرده و پایداری شبکه قدرت را به خطر اندازد. در این پژوهش، یک راهکار نوین مبتنی بر فناوری فرامواد برای طراحی سپر الکترومغناطیسی (EMS) با هدف کاهش این تداخلات ارائه می شود. فرامواد، ساختارهای مصنوعی مهندسی شده ای هستند که خواص الکترومغناطیسی نامتعارف (مانند ضریب گذردهی و تراوایی مغناطیسی منفی) از خود نشان می دهند و امکان طراحی سپرهای نازک، سبک و با کارایی بسیار بالا را در فرکانس های مشخص فراهم می کنند. در این مقاله، ابتدا مسئله تداخل ۵Gدر پست های فشار قوی به طور دقیق تحلیل می شود. سپس، با استفاده از روش شبیه سازی عددی مبتنی بر نرم افزار CST Microwave Studio، یک سلول واحد فراماده از نوع جاذب رزونانسی طراحی و بهینه سازی می شود تا در باندهای فرکانسی اصلی ۵G(به ویژه باند ۳.۵ گیگاهرتز) حداکثر کارایی را داشته باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سپر طراحی شده قادر است اثربخشی شیلدینگ (SE) بیش از ۳۵ دسی بل را در فرکانس هدف فراهم آورد که به معنای تضعیف بیش از ۹۹.۹ درصدی توان موج مزاحم است. این دستاورد راهکاری عملی و موثر برای حفاظت از تجهیزات الکترونیکی حساس در پست های فشار قوی ارائه می دهد و می تواند به افزایش قابلیت اطمینان و امنیت شبکه برق در عصر ۵Gکمک شایانی نماید.

کلیدواژه ها:

فرامواد ، سپر الکترومغناطیسی ، تداخل الکترومغناطیسی (EMI) ، فایو جی (۵G) ، پست فشار قوی ، اثربخشی شیلدینگ (SE).