一种应用于P/L波段的铁氧体磁性天线基板的研究

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当代科技发展迅速,智能化、多功能化的移动终端电子器件日益趋向小型化、集成化,因此要求智能电子设备中的天线小型化。现有的可以使天线小型化的技术主要是曲流技术、加载技术、引入超材料以及改变介质材料等方法。本文应用了改变天线介质基板这一方法,使得天线在P/L波段达到了小型化的目的。本文从介质基板不同电磁参数对天线尺寸的影响和介质基板电磁参数的测量方法,不同配方的Z型六角磁铅石铁氧体等3个方面研究磁性基板对天线小型化的影响。首先为了研究基板的电磁参数对天线尺寸的影响,通过HFSS建模仿真得到加载不同电磁参数((?)’为120,tan(?)为0.05,(?)’为120,tan(?)为0.01)磁性基板前后的天线尺寸。仿真结果显示,介电常数和磁导率的增加均可以使天线小型化,当磁性材料与介电材料的介电常数相同时,磁性材料使天线小型化更明显。为了测量得到材料的电磁参数,本文研究了磁性基板电磁参数的测量方法。材料的电磁参数测量主要包括同轴线法和阻抗分析法,本文中L波段使用的是同轴传输反射法对材料的电磁参数进行测量,阻抗分析法应用于P频段电磁参数的测量。阻抗分析法测试磁导率对材料的尺寸有一定要求,因此本文对其进行改进,研究制作了0.1GHz0.6GHz频段的厚膜材料磁导率测试夹具,使得材料的测试简单快速,不用进行压环测量。不同的缺铁系数、Sr2+取代Ba2+量和Cr2O3掺杂量均会使Z型六角铁氧体配方的电磁性能发生变化。实验结果表明,配方适量的缺铁可以降低材料的损耗,Sr2+取代可以使磁导率实部增加,随着Cr2O3掺杂量的增加磁导率实部下降。最终选定的配方为:3Ba0.7Sr0.3O·2CoO·10.8Fe2O3并于二次球磨时加入1wt%的Cr2O3,得到其不同频率点的电磁参数。其中0.5GHz处(?)’7.71,(?)’’0.018,(?)’10.94,(?)’0.029;1GHz处(?)’8.22,(?)’’1.429,(?)’10.34,(?)’0.051;1.5GHz处(?)’8.37,(?)’’3.903,(?)’10.38,(?)’0.076。通过测试发现改进后的配方与标准配方相比较截止频率、匹配度等均有增加。本文为实现天线小型化,主要研究了磁性基板的配方及其电磁参数的测量,最后将选择的复合粉料的电磁参数分别带入HFSS模型中进行实际材料参数的仿真,仿真结果显示复合材料能使天线尺寸缩小约25%,达到使天线小型化的目的。
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