Study of dielectric antennas based in the matrix composite (BiNbO4)x-(CaTiO3)1-x for applications in communications

Seeking to advance the development of commercial telecommunications industry and in modern military systems, unceasing studies for the creation and improvements in the miniaturization of electronic devices, high electromagnetic performance, reliability and low cost, are being developed to work in Radio Frequency and Microwave. In this respect, many materials have been developed to meet a variety of applications and, more recently, ceramics with low sintering temperature has become known for having among other features, high dielectric constant (ε'r), low dielectric loss (tan δ) and low value for the resonance frequency temperature coefficient (f). The dielectric ceramic base Bismuth are candidates as a low sintering temperature material and have been studied extensively, on the other hand also have the perovskite, high temperature sintering and dielectric properties attractive to the telecommunications industry materials. In order to develop a low-cost material, low sintering temperature and appreciable dielectric properties, we present in this study the development and characterization of a ceramic series of composites based on matrix bismuth niobate (BiNbO4) and calcium titanate (CaTiO3). The series following equation (BiNbO4)x- (CaTiO3)1-x, was produced from solid state reaction, with the use of mechanical high energy milling and heat treatment. The compositions have the formula of variation of x with 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 and 1 in the sintering process, and the binder polyvinyl alcohol (PVA). Structural characterization was performed by X-ray diffraction with Rietveld refinement, and morphology study was conducted using Scanning Electron Microscopy. Experiments were performed to evaluate the dielectric behavior of the samples in the range of RF and Microwave, and how application of suggestion, the material has been tested as an antenna dielectric ressoadora. The samples investigated showed that the material has great potential for application in radio frequency and microwave and can be used in the manufacture of electronic devices miniaturized and antennas.Buscando avançar no desenvolvimento da indústria de telecomunicações comerciais e nos modernos sistemas militares, incessantes estudos para a criação e melhorias de dispositivos eletrônicos passivos de miniaturização, altos desempenho eletromagnético, confiabilidade e baixo custo, estão a ser desenvolvidos para atuarem em Radiofrequência e Microondas. Neste sentido, muitos materiais vêm sendo desenvolvidos para atender uma variedade de aplicações e, mais recentemente, cerâmicas com baixa temperatura de sinterização tem se destacado por terem dentre outras características, alta constante dielétrica (ε´r), baixa perda dielétrica (tanδ) e baixo valor para os coeficientes de temperatura de frequência de ressonância (f). Cerâmicas dielétricas a base de Bismuto são candidatas como materiais de baixa temperatura de sinterização e têm sido estudadas amplamente. Por outro lado temos também as perovskitas, materiais de alta temperatura de sinterização e propriedades dielétricas atraentes para a indústria de telecomunicações. No intuito de desenvolver um material de baixo custo, baixa temperatura de sinterização e propriedades dielétricas apreciáveis, apresentamos neste trabalho o desenvolvimento e caracterização de uma série cerâmica de compósitos com base nas matrizes de niobato de bismuto (BiNbO4) e titanato de cálcio (CaTiO3). A série, que segue a equação (BiNbO4)x-(CaTiO3)1-x, foi produzida a partir da reação de estado sólido, com a utilização de moagem mecânica de alta energia e tratamentos térmicos. As composições tem a variação do x da fórmula com 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e 1 no processo de sinterização, além do aglutinante álcool polivinílico (PVA). A caracterização estrutural foi realizada por meio de Difração de Raios-X com Refinamento de Rietveld e o estudo da morfologia foi realizado através de Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram realizados experimentos para avaliação do comportamento dielétrico das amostras, na faixa de Radiofrequência e Microondas, e como sugestão de aplicação, o material foi submetido a testes como antena ressoadora dielétrica. As amostras investigadas mostraram que o material apresenta grande potencial para aplicação em radiofrequência e microondas, podendo ser usado na fabricação de dispositivos eletrônicos miniaturizados e antenas