PDMS-磁铁矿复合材料的磁介电性能作为C波段5G频率紧凑型微带天线的候选材料

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:20
文章英文标题
Magneto-dielectric properties of PDMS–magnetite composite as a candidate for compact microstrip antennas in the C-band 5G frequency
正文
以聚二甲基硅氧烷( PDMS )和磁铁矿( Fe3O4 )为原料合成了磁介电( MD )复合材料,作为天线小型化的有前途的材料之一,MD材料由于具有介电常数和磁导率等多种特性而备受关注,同时降低了天线波长。本文采用10∶1弹性体基材和固化剂与Fe3O4纳米粉体混合的标准组成工艺合成了MD复合材料。为了确定Fe3O4对材料性能和电学性能的影响,在混合料中分别添加质量比( x )为10 %、20 %和40 %的Fe3O4。对样品进行了XRD、SEM、VSM和电磁( EM )表征,以确定样品在微波频率下的介电常数、磁导率和损耗。通过测量,x   =   40 %的MD复合材料的相对介电常数为2.54,磁导率为2.67,这使得作为天线基板时对天线小型化有很大帮助。此外,仿真结果表明,采用该MD基板的天线在3.5   GHz处具有良好的性能,其分频带宽为50.76 %,方向性系数为4.91   dBi,尺寸比只采用介质基板的天线小85.94 %。
文章内容(英文)
As one of the promising materials in antenna miniaturization, magneto-dielectric (MD) composites were synthesized from polydimethylsiloxane (PDMS) and magnetite (Fe3O4). MD materials attract much attention because of their multiple characteristics, including dielectric permittivity and magnetic permeability, while reducing the antenna wavelength. In this paper, MD composites were synthesized using a standard composition process from a 10:1 elastomer base and curing agent mixed with Fe3O4 nanopowder. To determine the effect on the material and electrical characteristics, Fe3O4 with weight ratios (x) of 10%, 20%, and 40% was added to the mixture. Several analyses were carried out, including XRD, SEM, VSM, and electromagnetic (EM) characterization, to determine the permittivity, permeability, and losses of samples at the microwave frequency. Based on the measurement, a relative permittivity of 2.54 and permeability of 2.67 were achieved from the MD composite with x = 40%, making it great for antenna miniaturization when used as an antenna substrate. Moreover, based on the simulation, the antenna with the proposed MD substrate has an acceptable performance at 3.5 GHz with a fractional bandwidth of 50.76%, directivity of 4.91 dBi, and dimensions 85.94% smaller than those of the antenna with the dielectric-only substrate.
来源出处
Journal|[J]Journal of Materials Science: Materials in Electronics2021. PP 1-14
DOI
https://doi.org/10.1007/S10854-021-05802-Z

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