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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18/2021

16.08.2021

Crystal structure, microwave dielectric properties, and dielectric resonant antenna studies of novel low-permittivity CoAl2O4 spinel ceramics

verfasst von: Yi Ding, Cheng Chao Hu, Wei Qin Sheng, Kai Xin Song, Bing Liu

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 18/2021

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Abstract

CoAl2O4 spinel ceramics were prepared via a standard solid-state reaction method, and their crystal structure, microwave dielectric properties, and dielectric resonant antenna applications were systematically investigated in this study. X-Ray diffraction patterns and Raman spectra confirmed that CoAl2O4 belongs to the Fd-3 m space group with cubic crystal symmetry. εr and Qf values increased with the increasing sintering temperature, where an ever-improving microstructure was also observed from the scanning electron micrographs. The optimal microwave dielectric properties were achieved as follows: εr = 9.34, Qf = 30,500 GHz, and τf = −54 ppm/°C. Moreover, a dielectric resonant antenna was designed and simulated to demonstrate the application prospects of CoAl2O4 ceramics towards microwave antennas. The CoAl2O4-based antenna resonating at 14.33 GHz exhibited a high return loss of −40.9 dB, a wide impedance bandwidth of 940 MHz, and an exceptionally high total efficiency of 96.6%. The remarkable antenna performances suggested that CoAl2O4 ceramics were promising candidates for wireless communication devices operating at the Ku-band, provided τf can be further tuned toward zero.

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Metadaten
Titel
Crystal structure, microwave dielectric properties, and dielectric resonant antenna studies of novel low-permittivity CoAl2O4 spinel ceramics
verfasst von
Yi Ding
Cheng Chao Hu
Wei Qin Sheng
Kai Xin Song
Bing Liu
Publikationsdatum
16.08.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 18/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-021-06760-2

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