Abstract
We fabricated thick film monopole antennas using Li-doped BiNbO$_4$ ceramics and investigated their electrical properties as a function of the Li-doping concentration. Compared with undoped BiNbO$_4$ ceramics, addition of Li$_2$CO$_3$ improved dielectric constant by increasing of ionic polarization, but reduced quality value by increasing of lattice distortion. Antenna properties like gain, bandwidth and radiation patterns were also greatly affected by the addition of Li$_2$CO$_3$. With increasing amount of Li$_2$CO$_3$, the bandwidth of ceramic monopole antenna was increased to 81.7 %, but the gain was reduced to -10.03 dBi. Also radiation patterns were so distorted and showed low dB value by increasing of dielectric loss.
Li$_2$CO$_3$가 첨가된 BiNbO$_4$ 세라믹스를 이용하여 후막 모노폴 안테나를 제작하였다. 그 결과 Li 이온이 Bi, Nb 이온과 결합하여 이온간의 거리를 증가시켰다. 이에 따라 이온 분극량이 증가하여 유전율은 증가하였지만 세라믹 내 격자구조의 왜곡이 심해져 유전손실이 증가하였다. 안테나 특성에 있어서는 유전율 보다는 품질계수(Q)의 영향을 직접적으로 받았다. 대역폭을 측정한 결과 Li$_2$CO$_3$ 첨가에 따른 급격한 품질계수의 저하와 함께 37 %에서 81.7 %까지 증가한 반면 안테나 이득은 -5.5 dBi 에서 -10.03 dBi까지 급격히 감소하였다. 이로 인해 방사패턴은 Li$_2$CO$_3$ 미(未)첨가 시 보다 낮은 dBi 값을 보여 주었다. 특히 무 지향성을 보여야될 x-y면 방사패턴의 경우 격자구조의 왜곡으로 인한 파장의 산란과 공기와 유전체의 경계면에서 높은 유전율 차이로 굴절이 일어나 심하게 왜곡되어 있었다. 그러나 낮은 품질계수(Q)로 인하여 모든 조성 범위에서 1 GHz 이상의 우수한 -10 dB 대역폭 특성을 보여주었다.
