天线小型化用Co2Z铁氧体材料的制备及特性研究

论文摘要

随着通信向高频方向发展以及近年来高速数字集成电路的快速发展,各种电子设备的工作频率越来越高,尺寸越来越小,因此如何实现器件的高频化和小型化已成为相关科技工作者们的重要研究课题。天线作为通信系统中信号的出口与入口,无疑是该系统中至关重要的器件之一,因此在器件高频化和小型化的发展背景下,研制能与小型化设备相适应的小型化天线的要求日益强烈。Co2Z六角铁氧体具有起始磁导率高、品质因数高、热稳定性好等优良的软磁性能,成为一种具有较好应用前景的微波频段介质天线用软磁铁氧体材料。本文以Co2Z六角晶系铁氧体为研究对象,分别研究了缺铁配方、制备工艺参数、Sr掺杂等因素对材料物相结构、微观形貌、电磁性能的影响规律。研究表明,在一磨时间2.5h,预烧温度1240℃/2.5h,二磨时间3h,烧结温度1050℃/3.5h的优化工艺条件下,Co2Z六角晶系铁氧体的电磁性能有明显的提高;随着缺铁量的增加,样品的磁导率先升高后下降,缺铁量y=10.4时,在1GHz处相对磁导率有最大值约等于7,饱和磁化强度Ms随着缺铁量的增加而减小,而矫顽力随着缺铁量的增加先减小再略微增大;随着Sr取代量的增加,样品的磁导率先增大后减小,Sr掺杂量x=0.3的样品,在频率为1GHz时,μ’r达到7.5,μ’’r低于0.4;饱和磁化强度Ms随着取代量的增加而增大,而矫顽力随着取代量的增加先略微减小再增大,取代量x=0.4与x=0.8时,矫顽力分别达到最小值为68.11Oe与最大值为176.59Oe。将该材料应用于1GHz微带贴片天线的基板材料,经过仿真分析发现,制备的缺铁配方和Sr取代的Co2Z六角晶系铁氧体电磁性能符合介质贴片天线应用要求。与常规电介质贴片天线相比,磁性材料天线不仅在尺寸上有较大程度的缩减,而且具有更好的阻抗匹配特性,即能够展宽工作频带。前期研究表明,Co2Z铁氧体材料是一种很好的备选基板材料,能有效实现微带天线的小型化和高频化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外天线用磁性材料的研究现状
• 1.3 本文研究目的及内容
• 2Z 铁氧体理论基础'>2 CO₂Z 铁氧体理论基础
• 2Z 铁氧体（磁铅石型）的晶体结构'>2.1 CO₂Z 铁氧体（磁铅石型）的晶体结构
• 2Z 铁氧体（磁铅石型）的基本特性'>2.2 CO₂Z 铁氧体（磁铅石型）的基本特性
• 2Z 铁氧体的成相过程'>2.3 CO₂Z 铁氧体的成相过程
• 2.4 铁氧体中的损耗组成及其机理
• 3 铁氧体的制备工艺及性能表征方法
• 3.1 制备工艺
• 3.2 性能表征方法
• 2Z 型六角铁氧体电磁性能研究'>4 CO₂Z 型六角铁氧体电磁性能研究
• 4.1 主配方实验
• 4.2 工艺优化实验
• 4.3 Sr 掺杂实验
• 4.4 小结
• 2Z 铁氧体材料用于微带天线的设计与仿真'>5 CO₂Z 铁氧体材料用于微带天线的设计与仿真
• 5.1 微带天线设计流程
• 5.2 微带天线小型化理论
• 2Z 铁氧体衬底介质天线的设计与仿真'>5.3 CO₂Z 铁氧体衬底介质天线的设计与仿真
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文目录