【摘 要】
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近些年,电子信息技术的发展十分迅速,各种电子设备逐渐往智能化、小型化以及多功能化的方向发展。在这样的发展趋势下,柔性电子器件凭借其在可穿戴移动电子领域的巨大优势引发了国内外研究者的广泛兴趣,其中,实现柔性天线的小型化是本论文研究的目标。柔性天线的基板通常采用有机柔性薄膜材料,但是材料较低的介电常数会使得天线尺寸过大,可以通过向其中填充高性能的无机物改善性能,实现天线小型化。若只是提高材料的介电性能
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近些年,电子信息技术的发展十分迅速,各种电子设备逐渐往智能化、小型化以及多功能化的方向发展。在这样的发展趋势下,柔性电子器件凭借其在可穿戴移动电子领域的巨大优势引发了国内外研究者的广泛兴趣,其中,实现柔性天线的小型化是本论文研究的目标。柔性天线的基板通常采用有机柔性薄膜材料,但是材料较低的介电常数会使得天线尺寸过大,可以通过向其中填充高性能的无机物改善性能,实现天线小型化。若只是提高材料的介电性能,相同情况下会造成天线性能的下降,因此本文采用具有优良磁性能的Co2Z铁氧体作为无机填充剂。采用铁氧体颗粒作为填充剂,在提高材料介电常数的同时还能提高材料的磁导率,可有效避免高介电常数带来的负面影响,同时实现天线小型化。首先,论文以Co2Z铁氧体作为研究对象,制得了一种低损耗高磁导率的铁氧体材料。本文选择Zn2+离子替代Co2+离子以提高材料的磁导率,结果显示当取代量x为0.4时,样品具有高的磁导率和截止频率,其磁损耗也较低,因此选择这一取代量的材料作为主配方。再在主配方的基础上采用WO3、Nb2O5和MoO3三种氧化物进行二磨掺杂进一步降低损耗。结果表明Nb2O5掺杂并不能改善材料的性能,但掺杂WO3和MoO3能够有效降低材料的损耗,其中MoO3掺杂量为0.15wt%的铁氧体样品拥有最佳的性能。频率为200MHz时,磁导率μr=19.3,磁损耗tanδμ=0.08,介电常数εr=48,介电损耗tanδε=0.041。之后,选择所确定的性能最佳的Co2Z铁氧体配方,制备出大小均匀的铁氧体颗粒,将其分别与石蜡和PDMS复合制得不同的复合材料。实验结果表明,铁氧体加入量不断提高,复合材料的磁导率、介电常数和损耗均会增加,经过研究比对发现,Co2Z/PDMS复合柔性薄膜更加适用于柔性天线的小型化。当铁氧体颗粒填充量为m=12g,测试频率为1GHz时,Co2Z/PDMS复合柔性薄膜的磁介性能为:磁导率μr=3.08,磁损耗tanδμ=0.53,介电常数εr=5.8,介电损耗tanδε=0.0062。最后,将Co2Z/PDMS复合柔性薄膜和PDMS柔性薄膜作为天线基板材料应用于1GHz微带贴片天线,使用HFSS软件进行仿真分析。天线仿真结果表明:相比于PDMS柔性薄膜,采用Co2Z/PDMS复合柔性薄膜作为天线基板,天线可以较大程度的缩减尺寸,而天线增益只是略微有所下降。研究结果表明,用Co2Z铁氧体作为填充剂与有机物复合,能够有效实现柔性天线的小型化。
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