低损耗磁介材料及在天线中的应用研究

摘要

随着无线通信设备的尺寸越来越小，天线小型化成为了一个重要的研究课题。在天线小型化中，采用低损耗磁介材料作为天线基板材料，可有效避免采用高介电常数材料带来的对天线增益和带宽的负面影响。同时减小天线基板尺寸，提高天线的辐射效率。本论文研究了两种低损耗磁介材料的制备工艺及其性能，并采用这两种材料制备了两种不同类型的天线。
　　本论文首先在Co2Z中掺入不同量的WO3，并在不同温度下进行了烧结。研究表明，在掺杂0.2wt％WO3，1200℃烧结的条件下可使材料具有相等磁导率和介电常数。接着利用两步烧结法来进一步降低了材料的损耗。与最初采用的传统烧结法相比，材料的磁损耗和介电损耗分别为0.047和0.0063（f=200MHz时），分别下降了42%和62%。为了进一步提高材料的应用频率，本论文在Co2Z中掺杂低熔点的H3BO3，通过适当降低材料的磁导率来获得较高的应用频率。研究表明，烧结温度为900℃，H3BO3的掺杂量为4wt%的样品具备较为优良的性能。
　　本论文第二部分首先利用前面掺WO3的Co2Z等磁介材料，设计了一种T-DMB天线。该天线的实测中心频率为187MHz；中心频点处S11≈-40dB，实现了很好的匹配；VSWR=3时，天线的带宽为29MHz。接着采用H3BO3掺杂制备的低损耗磁介材料，设计了射频识别系统中的读写器天线。该天线的中心频率为916MHz；当S11≤-10dB时，天线的阻抗带宽可达到80MHz，最大增益方向上的轴比AR=1.07dB，天线具备很好的圆极化性能。研究表明，这两种低损耗磁介材料在天线中的应用，可以很好地实现天线的小型化设计，为小尺寸无线通信设备的设计提供了新的方案。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状及发展态势

1.3 本论文研究内容

第二章 Z型六角铁氧体相关理论

2.1 引言

2.2 Z型六角铁氧体的晶体结构

2.3 Z型六角铁氧体的合成

2.4 Z型六角铁氧体的制备工艺

2.5 材料的测试方法

2.6 本章小结

第三章 低损耗磁介铁氧体材料的研究

3.1 引言

3.2 Co2Z铁氧体的制备

3.3 WO3掺杂对材料性能的影响

3.4 两步烧结法对材料性能的影响

3.5 H3BO3掺杂对材料性能的影响

3.6 本章小结

第四章 低损耗磁介材料在天线中的应用研究

4.1 引言

4.2 几个重要的天线参量

4.3 T-DMB天线的设计

4.4 RFID读写器天线的设计

4.5 本章小结

第五章 结 论

5.1 主要结论

5.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果