專利名稱：各向異性z型六角鐵氧體及使用該鐵氧體的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通訊天線，尤其是微帶天線制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了多種類型的工作于不同頻段的移動通 信系統(tǒng)。例如無線通信系統(tǒng) DCS1800 (1. 71 1. 88GHz)、PCS1900 (1. 85 1. 99GHz)、 WCDMA(1. 92 2. 17GHz)、UMTS (1. 92 2. 17GHz)、WLAN (2. 4 2. 484GHz)、DMB 和 DVB-H(170 800MHz)等等。此外對于近年來備受關(guān)注并迅猛發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)中的RFID系 統(tǒng)，世界各地區(qū)也有不同的超高頻工作頻段，歐洲規(guī)定為866 869MHz，南北美洲是902 928MHz，我國為840 845MHz，920 925MHz，而日本和某些亞洲國家則是950 956MHz。 可見RFID系統(tǒng)中的天線工作頻帶能覆蓋840 960MHz才能滿足市場通用性的要求。集多 功能于一體是現(xiàn)代通信設(shè)備發(fā)展的必然趨勢，然而對于不同的通信系統(tǒng)往往采用不同的工 作頻率，這給設(shè)計多系統(tǒng)集成的通信設(shè)備帶來了困難。同時，對于移動通信終端設(shè)備來說， 微電子技術(shù)與大規(guī)模集成電路的發(fā)展，使得天線成為電子設(shè)備中龐大、笨重部件的問題日 漸突出。因此，設(shè)計寬頻帶、小型化、低剖面的天線成為天線領(lǐng)域一個重要研究方向。由于微帶天線有剖面低、重量輕、體積小、制造簡單等優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用于無線
通信領(lǐng)域，其貼片的尺寸是和縮減因子火(等效介電常數(shù)、和磁導(dǎo)率y》成正
比例關(guān)系的。傳統(tǒng)的微帶天線可以通過使用高介電常數(shù)的基底進(jìn)行尺寸的縮小。例如陶瓷 材料，其介電常數(shù)e可以做的很大，有的甚至可以超過100。但使用高介電常數(shù)材料設(shè)計小 型化的天線具有如下缺點1、高介電常數(shù)的介質(zhì)區(qū)域呈容性使得大部分的場被約束，從而 降低了天線的帶寬。2、高介電常數(shù)的材料的本征阻抗通常比較低，從而使天線的阻抗匹配 變得比較困難。各向異性Z型六角鐵氧體磁性材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率都比較高，因此這種介質(zhì) 呈現(xiàn)的容性特性沒有高介電常數(shù)的介質(zhì)材料強(qiáng)，對場的約束能力也比較弱。同時，它的電阻 率也較高，因此可以在比較大的頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)天線的阻抗匹配。在固定的工作頻率下，具 有高磁導(dǎo)率和高介電常數(shù)的各向異性Z型六角鐵氧體磁性材料可以用于減少天線尺寸。由于其它類型的鐵氧體磁性材料的性能在超高頻及微波頻段內(nèi)不夠理想，使得目 前鐵氧體材料在天線中的使用還比較少，并且主要是使用鐵氧體材料作為環(huán)形線圈天線的 磁芯，天線的工作頻率也都比較低。在將鐵氧體磁性材料用于微帶天線時，例如尖晶石型鐵 氧體，根據(jù)Snoek公式，尖晶石結(jié)構(gòu)的Mn-ZruM-Zn系鐵氧體最高使用頻率受到立方晶體結(jié) 構(gòu)的限制。目前M-Zn鐵氧體是直到100MHz的中高頻段廣泛應(yīng)用的軟磁鐵氧體材料，但是 在超過200MHz的頻段，電磁感應(yīng)引起的趨膚效應(yīng)和渦流損耗將導(dǎo)致性能顯著劣化，同時由 于其材料本身截止頻率的限制使得它無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點，本發(fā)明的目的是研究各向異性Z型六角鐵氧體及使用 該鐵氧體的天線，使之克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點。本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。各向異性Z型六角鐵氧體，適用于高頻和超高頻段天線，其特征在于，(1)所述各向 異性z型六角鐵氧體主配方是:Ba3Me2Fe24041其中Me為:Co, Zn, Ni，Mg，Cu之一 ；(2)各向異 性Z型六角鐵氧體的燒結(jié)溫度控制在1150°C 1300°C，并通過加入微量的氧化物調(diào)節(jié)介電 常數(shù)和磁導(dǎo)率，使得介電常數(shù)的實部在1 20，復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的實部y ‘在1 10，在 100MHz 3GMHz的某個頻段范圍內(nèi)能夠保持介電常數(shù)或磁導(dǎo)率在某一數(shù)值上基本不變化。本發(fā)明的目的還在于，制造各向異性Z型六角鐵氧體的天線，其天線由所述各向 異性z型六角鐵氧體充當(dāng)，用于1MHz 3GHz微帶天線。采用本發(fā)明技術(shù)，是因為六角鐵氧體有較高的磁晶各向異性場，很高的截止頻率， 并具有較高的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，較低的損耗，所以它可以應(yīng)用于高頻和超高頻天線尺寸 的小型化。

圖1 超高頻RFID微帶天線結(jié)構(gòu)俯視圖。圖2:圖1的側(cè)視圖。圖3:天線Sn曲線圖。
具體實施例方式實施例1 (Ba3Co2Fe24041)物料采用純度高于99%的金屬氧化物和碳酸鹽為原材料，BaC03, Co203和Fe203 按分子式重量比配，采用常規(guī)的陶瓷工藝，預(yù)燒溫度1180 1240°C，燒結(jié)溫度1200 1280°C，加入微量Bi203和MnC03調(diào)節(jié)(加入量按重量比0. 005 0. 01 % )，介電常數(shù)的實 部￡ ‘約為8 18，復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的實部y ‘約為5 10，在100MHz 2G的頻率范圍內(nèi)能 夠保持介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分￡ “，P “很小，即該Z型鐵氧體的損耗很小，一般損 耗角正切角小于0. 06。且本發(fā)明還可以通過控制工藝和配方，使得各向異性Z型六角鐵氧 體在某個頻率點達(dá)到e '三U ‘。實施例2 (用該材料設(shè)計超高頻RFID微帶天線)采用實施例1的工藝和材料(各向異性Z型六角鐵氧體￡ ‘ =17，=7,tg6 E =0. 01，tg6 u = 0. 05)為磁性基體制造超高頻RFID微帶天線，天線結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所 示，圖中1為接地板，2為矩形貼片，3為饋電點，4為各向異性Z型六角鐵氧體，5為饋電探 針；貼片尺寸 L = 16mm, ff = 18mm，接地板 LG = WG = 30mm。所得天線Sn曲線如圖3 (天線帶寬(Sn < -10dB)為918MHz 939MHz)；天線增 益約為1. 76dBi。
權(quán)利要求
各向異性Z型六角鐵氧體，適用于高頻和超高頻段天線，其特征在于，(1)所述各向異性Z型六角鐵氧體主配方是Ba3Me2Fe24O41其中Me為Co，Zn，Ni，Mg，Cu之一；(2)各向異性Z型六角鐵氧體的燒結(jié)溫度控制在1150℃～1300℃，并通過加入微量的氧化物調(diào)節(jié)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，使得介電常數(shù)的實部ε′在1～20，磁導(dǎo)率的實部μ′在1～10，在100MHz～3GHz頻率的某個頻段內(nèi)能夠使介電常數(shù)或磁導(dǎo)率保持在某一數(shù)值上基本不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之各向異性Z型六角鐵氧體，其特征在于，所述微量的氧化物為 以下物質(zhì)之一 Bi203、MnO2, GeO2, Si02。
3.使用權(quán)利要求1或2所述之各向異性Z型六角鐵氧體的天線，其特征在于，天線由所 述各向異性Z型六角鐵氧體充當(dāng)，用于IMHz 3GHz微帶天線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種各向異性Z型六角鐵氧體，適用于高頻和超高頻段天線，所述各向異性Z型六角鐵氧體主配方是Ba3Me2Fe24O41其中Me為Co，Zn，Ni，Mg，Cu之一；各向異性Z型六角鐵氧體 燒結(jié)溫度控制在1150℃～1300℃，并通過加入微量的氧化物調(diào)節(jié)介電常數(shù)、磁導(dǎo)率和燒結(jié)溫度，使得介電常數(shù)的實部ε′在1～20，復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的實部μ′在1～10，在100MHz～3GHz頻率的某個頻段內(nèi)能夠使介電常數(shù)或磁導(dǎo)率保持在某一數(shù)值上基本不變。六角鐵氧體因其較高的磁晶各向異性場，具有很高的截止頻率，高的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，可以應(yīng)用于高頻和超高頻天線尺寸的小型化。
文檔編號C04B35/64GK101800107SQ20101013338
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者馮全源 申請人:西南交通大學(xué)