[發(fā)明專利]一種微帶天線有機復(fù)合基板材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410431104.8
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104193224A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇樺;張?zhí)焖?/a>;唐曉莉;張懷武;荊玉蘭;李元勛
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: C04B26/18
• 分類號: C04B26/18;C04B35/26;C04B35/622
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 李明光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于100MHz～1GHz微帶天線應(yīng)用的無機/有機復(fù)合磁介基板材料及其制備方法。

背景技術(shù)

微帶天線是二十世紀(jì)七十年代初出現(xiàn)的一種新型天線，具有體積小、重量輕、剖面低、容易與載體共形、與集成電路的兼容性好、容易實現(xiàn)雙頻段、雙極化工作等優(yōu)點。常規(guī)的微帶天線應(yīng)用頻率都較高，近年來，隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，較低頻段(如UHF、L、S波段)的微帶天線也逐步得到應(yīng)用和發(fā)展。但是根據(jù)微帶天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算公式，其基板尺寸大小與電磁場在介質(zhì)基板內(nèi)的波長成正比。由于在低頻下電磁波的波長很長，因此采用傳統(tǒng)介質(zhì)基板加工的低頻微帶天線尺寸很大，并且頻率越低，尺寸越大。

為了縮小較低頻段微帶天線的尺寸、質(zhì)量和體積，一種方式是提高天線基板材料的有效介電常數(shù)ε_eff，但采取這種方式，不僅容易激起表面波，而且高介電常數(shù)基板會束縛電場，使天線的輻射效率大大降低。根據(jù)天線諧振頻率關(guān)系式可知，提高天線介質(zhì)基板的有效磁導(dǎo)率μ_eff，同樣也可

達到降低天線基板尺寸的效果，并且還不易激起表面波并有利于天線能量的輻射。此外，由于微帶天線的帶寬主要受基板介電常數(shù)大小的影響，而與磁導(dǎo)率大小無關(guān)，介電常數(shù)越小越有利于提高天線帶寬。因此，在同等尺寸下，采取磁介材料制備的天線也比采用純介電材料制備的天線具有更寬的帶寬。因此，將磁介材料應(yīng)用到天線基板上具有十分重要的現(xiàn)實意義。但是，為了獲得在天線基板上具有實用價值的磁介材料，除了要求其磁導(dǎo)率和介電常數(shù)在天線應(yīng)用頻段內(nèi)較高外，還要求該類材料具有盡量低的介電和磁損耗，且材料的磁導(dǎo)率/介電常數(shù)截止頻率都需要高于天線的應(yīng)用頻率。因此，該類型材料的研發(fā)技術(shù)難度較大。目前國內(nèi)外針對此相關(guān)類型材料的報道主要有，新加坡Hwa?Chong?Institution的M.L.S.Teo和L.B.Kong等人采用Li_0.50Fe_2.50O₄鐵氧體和Mg_1-xCu_xFe_1.98O₄鐵氧體進行適當(dāng)離子替代或摻雜的方式來獲得磁介的陶瓷材料。(M.L.S.Teo,L.B.Kong,et?al.“Development?of?magneto-dielectric?materials?based?on?Li-ferrite?ceramics:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ”,J.Alloys.Comp.,vol.559(2008)557-566,567-575,576-582；L.B.Kong,Z.W.Li,“Magneto-dielectric?properties?of?Mg-Cu-Co?Ferrite?Ceramics:Ⅰ,Ⅱ”,J.Am.Ceram.Soc.,vol.90(2007)3106-3112,2104-2112)以及法國國家實驗室的A.Thakur等人采用納米制粉技術(shù)制備的納米量級的Ni_0.5Zn_0.3Co_0.2Fe₂O₄鐵氧體陶瓷材料(A.Thakur,A.Chevalier,et?al.“Low-loss?spinel?nanoferrite?with?matching?permeability?and?permittivity?in?the?ultrahigh?frequency?range”,J.Appl.Phys.,vol.108(2010)014301)。此外，電子科技大學(xué)蘇樺、唐曉莉等人于2009年申請的中國發(fā)明專利“一種低頻微帶天線基板材料及其制備方法(ZL200910058207.3)”提出了一種尖晶石鐵氧體與鈦酸鍶鉍陶瓷復(fù)合的磁介材料；電子科技大學(xué)夏祺和蘇樺等人在(Ba_0.5Sr_0.5)₃Co₂Fe₂₄O₄₁中摻入適量的WO₃得到了磁介陶瓷材料(Qi?Xia，Hua?Su,et?al.“Investigation?of?low?loss?Z-type?hexaferrites?for?antenna?applications”,J.Appl.Phys.,vol.111(2012)063921)。但是，這些此前報道的磁介材料都存在一個比較突出的問題，就是其磁導(dǎo)率和介電常數(shù)都比較高，雖然能較大程度的降低天線尺寸，但根據(jù)磁性材料遵循的斯諾克定律，其磁導(dǎo)率越高，截止頻率就越低，因此，此前報道的磁介材料適用頻率都在300MHz以下，有的甚至只適合于在100MHz以下頻段應(yīng)用，無法用于300MHz以上的天線基板上。并且基板材料為純陶瓷構(gòu)成，柔韌性差。為此，電子科技大學(xué)唐曉莉、蘇樺等人于2011年申請的中國發(fā)明專利“一種微帶天線復(fù)合基板材料及其制備方法(ZL201110235563.5)”對此進行了改善，通過六角晶系鐵氧體與聚丙烯樹脂復(fù)合來得到應(yīng)用于300MHz以上的磁介基板材料，但是該方法操作復(fù)雜，增加了工業(yè)應(yīng)用時的成本。