BST微波材料（制备）和磁性电介质材料在可植入天线上的应用

发布时间：2020-07-07 20:27

【摘要】：在大数据与物联网时代,信息和通信技术高速发展,这对通讯设备相关的材料提出了更高的要求。钛酸锶钡(Ba_(0.5)SrTiO_3,BST)具有介电常数大、介电损耗低、介电调谐性好、性质稳定等优点,在微波器件领域有很好的应用前景。可植入生物医疗设备发展十分迅速,天线是可植入医疗设备的重要器件,天线的小型化有效缩减植入设备的尺寸。在植入天线设计中采用微波材料,利用材料的高的介电常数、介高的磁导率特性可以有效缩减天线的尺寸,获得高的性能,同时降低天线设计和制作的难度,为植入天线小型化提供了一种很好的解决方法。本文旨在制备一种参数适宜的BST材料,选取合适的磁性介电材料,将其应用在可植入天线上,提高天线的性能,减小天线的尺寸。本文的主要工作如下:(1)采用固相烧结法制备纯相Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3,对其进行氧化镁(MgO)掺杂,探究了MgO在不同掺杂比例下对BST陶瓷性能的影响,并对加载BST/MgO的可植入天线进行了性能的测试。根据测试结果我们选择制备掺杂55 wt%MgO的BST陶瓷。制得的BST/MgO样品相对介电常数ε_r=120.62,介电损耗角正切值tanδ_ε=204.92×10~(-5),从XRD分析测试发现只有BST和MgO两相,未发现其他掺杂相,从样品的横截面及表面SEM图谱中可以看出样品结构致密,分布均匀。设计了两款新型共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)天线,其中一款具有对称结构尺寸为将8×9×0.5 mm~3,将此天线切半,尺寸为4×9×0.5 mm~3。对上述两款天线采用BST/MgO加载在天线上。利用矢量网络分析仪对可植入天线测试,加载BST/MgO样品后天线谐振频率左移,对称结构天线的带宽为326.49~774.06 MHz,切半天线的带宽为305.76~592.41 MHz,可以覆盖402 MHz频段;天线的方向性较好。该方法为可植入天线的设计提供了新的思路。(2)本文选取了柔性磁性介电材料,材料的参数为:相对介电常数ε_r=13,介电损耗角正切值tanδ_ε=0.17,相对磁导率μ_r=20.7,磁性损耗角正切值tanδ_μ=0.17。将该材料加载于我们设计的共面波导型可植入天线,加载材料后尺寸为4×12×0.275mm~3,为对天线进行了性能测试,测试的带宽为810~1062 MHz,可以覆盖902 MHz频段。此天线为全向性天线。这种技术对于缩减天线尺寸,降低天线设计难度有一定的帮助。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ174.1;TB34;TN820

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本文编号：2745567