[发明专利]一种低损耗高频磁介材料及其制备方法

说明书

一种低损耗高频磁介材料，属于电子材料领域。所述磁介材料为Ba₃Co₂Fe_24‑x‑yPr_xSm_yO₄₁六角晶型铁氧体；x＝0.05～0.30，y＝0.01～0.10。本发明低损耗高频磁介材料采用溶胶凝胶法制备，实现了低损耗和高频磁介特性，在1MHz～1.8GHz的频率范围内具有低损耗和近等磁介特性(其磁导率和介电常数均在5～15左右，且频段内磁损耗系数和介电损耗系数都低于0.005)；该低损耗高频磁介材料作为天线基板时，可以很好地实现天线的小型化和高频化，且有利于提高微带天线的传输效率，降低天线的传输损耗，为高频和集成化的小尺寸无线通信设备的设计提供了新的材料。

技术领域

本发明属于电子材料领域，具体涉及一种低损耗高频磁介材料及其制备方法。

背景技术

在电子通讯和空间传输过程中，天线是必不可少的一个部件。传统的天线为了提升传输特性，尺寸一般较大，不利于现在集成化和小型化的需求和发展方向。因此，在天线的研究中，一方面从电路设计上提高天线传输特性，一方面从天线基板材料上改进天线尺寸和性能。其中，电路设计可以提升信息传输量，天线基板可以改进天线的电路设计结构以及天线的尺寸。根据天线结构尺寸的计算公式，天线的结构尺寸正比于波在介质中的波长，为了减小较低频段微带天线的尺寸、质量和体积，根据天线的谐振频率可知，提高天线介质基板的有效磁导率μ_eff可有效降低天线基板的尺寸；同时，天线介质基板的特性阻抗即与真空的特性阻抗相等，因此，采用接近于等磁介材料制备天线基板，可以有效减小天线辐射的能量反射，提高天线的辐射效率。因此，研究新型天线基板，尤其是低损耗、高频的天线基板，满足磁导率和介电常数接近相等的材料，是制备小型化、高性能的天线的重要途径之一。

在天线基板材料中，最常用的是低损耗的介电陶瓷材料，低损耗高频磁介材料的研究较少。李强等2017年申请的中国发明专利《一种镁铁氧体基磁介材料及其制备方法》(授权公布号：CN106587976B)，采用传统的固相烧结法制备了Cd掺杂的Mg铁氧体材料，实现了等磁介特性，但是磁损耗较大。郭莉等2019年申请的中国发明专利《一种镁铁氧体基低损耗磁介材料及其制备方法》(申请号：CN201910362184.9)中，采用Pr掺杂的Mg铁氧体材料，虽然实现了低损耗的特性，但是应用频率较低，仅在几百MHz的应用频段。荆玉兰等2013年申请的中国发明专利《一种铁氧体基复合磁介天线基板材料及其制备方法》(申请号：CN201310275973.1)，在Ba-Sr的Co₂Z铁氧体的基础上，采用了缺铁配方，仅仅调整了磁介特性，未能实现很好的低损耗的天线基板性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种低损耗高频磁介材料及其制备方法。本发明低损耗高频磁介材料为Pr-Sm离子改性的Ba₃Co₂Fe_24-xPr_xO₄₁六角晶型铁氧体材料，采用溶胶凝胶法制备，实现了低损耗和高频磁介特性，在1MHz～1.8GHz的频率范围内具有低损耗和近等磁介特性(其磁导率和介电常数均在5～15左右，且频段内磁损耗系数和介电损耗系数都低于0.005)；该低损耗高频磁介材料作为天线基板时，可以很好地实现天线的小型化和高频化，且有利于提高微带天线的传输效率，降低天线的传输损耗，为高频和集成化的小尺寸无线通信设备的设计提供了新的材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：