【摘 要】
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天线作为现代通信系统的重要组成部分,近年来也朝着高频化、小型化的方向发展。其中,体积小、易加工、低成本的微带贴片天线受到了研究者们的广泛关注。在过去的几十年里,研究者们主要采取引入交叉槽、感应短路引脚和不规则地平面等结构设计的方式实现微带贴片天线的小型化。虽然这些技术不同于传统的采用高介电材料作为天线基板的小型化方法,但它们仍然会缩小阻抗带宽或降低天线效率。相关报道表明采用磁性材料作为基板能在实现
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天线作为现代通信系统的重要组成部分,近年来也朝着高频化、小型化的方向发展。其中,体积小、易加工、低成本的微带贴片天线受到了研究者们的广泛关注。在过去的几十年里,研究者们主要采取引入交叉槽、感应短路引脚和不规则地平面等结构设计的方式实现微带贴片天线的小型化。虽然这些技术不同于传统的采用高介电材料作为天线基板的小型化方法,但它们仍然会缩小阻抗带宽或降低天线效率。相关报道表明采用磁性材料作为基板能在实现天线小型化的同时保证天线性能不恶化。其中,铁氧体材料因具有较低的介电常数、较高的磁导率、易实现阻抗匹配等优点而受到广泛关注。采用铁氧体材料作为微带贴片天线基板主要存在以下两个技术难题,即截止频率较低以及由畴壁共振所引入的磁损耗较高。为了解决上述技术难题,选择了具有平面各向异性的M型铁氧体Ba（CoTi）xFe12-2xO19为研究对象,探究了Co2+-Ti4+代换量对Ba（CoTi）xFe12-2xO19铁氧体陶瓷晶体结构、微观形貌、静态磁性以及电磁参数的影响。随后又通过掺杂Bi2O3对其性能进行进一步的优化,并探索了掺杂量和烧结温度对其电磁性能的影响。实验结果表明,Bi2O3掺杂的M型铁氧体在100 MHz附近拥有超高的小型化因子、超低的电磁损耗以及良好的阻抗匹配特性,可作为一种潜在的高频天线基板材料。为了将天线基板材料的工作频率提升至GHz频段,我们选择饱和磁化强度更高的W型铁氧体Ba Zn2–xCoxFe16O27铁氧体为研究对象,探索了Co2+代换、Bi2O3掺杂以及烧结温度对其电磁性能的影响。实验结果表明,该材料的截止频率最高可超过10 GHz,Bi2O3的掺杂有效的抑制了晶粒长大,减小了畴壁位移所引入的磁损耗,在1 GHz附近具有良好的电磁性能。以该铁氧体陶瓷为基板的微带贴片天线的仿真结果表明,采用该磁性介质为基板的天线增益与采用传统介电材料FR4为基板的天线增益相当,回波损耗和天线尺寸则有明显的降低。
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