[发明专利]用于无线通信设备中的M型六角铁氧体天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月15日申请的、题为“用于千兆赫贴片天线应用的、锡（Sn）和锌（Zn）取代的M型六角铁氧体”的美国专利申请61/413,866的优先权，通过引用的方式将其合并于此。

背景技术

高性能的宽带天线已经成为无线通信系统中的重要组成部分。此外，随着移动通信设备尺寸的减少，该小形状因数天线的小型化变得越来越重要。相应的，由于磁性电介质材料（铁氧体）兼有高磁导率（μ_r）和高介电常数（ε_r），人们对磁性电介质天线越来越感兴趣。根据公式λ_eff=c/f√(μ_rε_r)，磁性电介质材料内的波长变短。由于天线的带宽（BW）和μ_r之间的关系：BW∝√(μ_r/ε_r)，天线的带宽（BW）增加。因此，铁氧体的磁导率和介电常数都对天线的性能发挥着重要的作用。

通常，尖晶石型铁氧体与六角晶系铁氧体相比，具有较高的磁导率，但是，由于高频磁损耗严重，所以尖晶石型铁氧体限于低频范围内的天线应用。这主要是由于在铁磁共振（FMR）频率附近，磁损耗突然增加。对于千兆赫（GHz）天线应用来说，铁氧体的FMR频率应当高于天线的谐振频率（fr）。

需要指出的是，根据公式FMR=(γ/2π)H_k，其中，H_k是磁晶各向异性场，γ是旋磁比，铁氧体的高H_k导致了高FMR。因此，六角晶系铁氧体具有高H_k，从而具有高FMR频率，所以六角晶系铁氧体是千兆赫天线基板的很好的候选对象。已经研究出了用于地面数字媒体广播（T-DVB:174-216MHz）天线应用的软Co₂Z铁氧体（Ba₃Co₂Fe₂₄O₄₁）。然而，Co₂Z有一些缺点，例如，高的合成温度（大约1200摄氏度（°C）），以及复杂的相变。另一方面，纯M型六角铁氧体（SrM:SrFe₁₂O₁₉）具有热力学稳定的简单的晶体结构。因此，能够在相对低的温度（约900°C）生产M型六角铁氧体。然而，SrM是硬磁性，并且由于它的高磁晶各向异性，SrM显示出低磁导率。至少基于这个原因，M型六角铁氧体（SrM:SrFe₁₂O₁₉）通常不用于千兆赫天线应用。

附图说明

参考附图能够更好的理解本发明。附图中的元件并没有按照彼此之间的实际尺寸来绘制，而将重点放在了清楚地示出本发明的原理上。此外，在一些附图中，相同的参考标记表示相同的部分。

图1示出了M型锶六角铁氧体（SrFe₁₂O₁₉）的晶体结构和Fe³⁺位的自旋方向。

图2示出了制造锡（Sn）和锌（Zn）取代的M型锶六角铁氧体（Sn/Zn取代的SrM：SrFe₇Zn_2.5Sn_2.5O₁₉）粉末的、示例性的方法的流程图。

图3示出了合成的锡（Sn）和锌（Zn）取代的M型锶六角铁氧体（Sn/Zn取代的SrM：SrFe₇Zn_2.5Sn_2.5O₁₉）颗粒的X-射线衍射光谱。

图4示出了合成的锡（Sn）和锌（Zn）取代的M型锶六角铁氧体（Sn/Zn取代的SrM：SrFe₇Zn_2.5Sn_2.5O₁₉）颗粒的磁化强度和矫顽力。

图5示出了合成的锡（Sn）和锌（Zn）取代的M型锶六角铁氧体（Sn/Zn取代的SrM：SrFe₇Zn_2.5Sn_2.5O₁₉）颗粒、在各种加入处理条件下的磁滞回线。

图6示出了计算的、合成的锡（Sn）和锌（Zn）取代的M型锶六角铁氧体（Sn/Zn取代的SrM：SrFe_12-2xZn_xSn_xO₁₉）对各向异性场的铁磁共振（FMR）频率。