X波段隔离器负载用微波吸收材料的研制

摘要

目前国内X波段小型化隔离器负载用微波吸收材料存在的主要问题，即吸收损耗、承受功率、热变形温度综合性能低，不能满足未来军事的应用需求。为此，本文提出了隔离器负载用微波吸收材料的设计思路，并以环氧树脂为基体，磷化羰基铁粉、未磷化羰基铁粉、羰基镍粉、铁镍合金片状粉为吸收剂，采用真空浇注的方法制备复合微波吸收材料。测试了吸收材料的体积电阻率、击穿强度、密度、吸收损耗、热分解温度、热变形温度以及使用该材料制作的隔离器的性能，并从材料的微观结构进行了分析讨论。主要结果如下：
　　 (1)使用磷化羰基铁粉制备的吸收体，铁粉在树脂基体中分散性较好，颗粒之间的绝缘程度较高，吸收材料的吸收损耗大，承受功率高。铁粉掺量为84％的试样，击穿强度达763V/mm，热变形温度≥170℃，热分解温度≥300℃。8～12GHz频率范围内，吸收损耗为2.5～4.5dB/mm，隔离器负载中使用该材料，器件电压驻波比≤1.2时，隔离度≥20dB，带宽=25％，承受功率≥5W。高低温环境试验显示该隔离器性能基本保持稳定。
　　 (2)未磷化羰基铁粉制备的吸收体，在2～20GHz频率范围内，吸收损耗与磷化羰基铁吸收体的接近，但电阻率和击穿强度都小于磷化羰基铁吸收体。该材料有望在功率不高的情况下使用。
　　 (3)相比其它吸收剂，铁镍合金片状粉吸收性能更为优越。掺量为72％的片状铁镍合金粉制备的吸收体，在8～12GHz频率范围内，吸收损耗为3.9～4.3dB/mm；掺量为79％的磷化羰基铁粉与片状铁镍合金粉相同质量比混合填充的吸收体，在8～12GHz频率范围内，吸收损耗为3.8～4.6dB/mm。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 本课题研究的背景和意义

1.2 微波吸收材料的概述

1.2.1 吸收材料的含义

1.2.2 吸收材料的分类

1.2.3 吸收材料的性能

1.2.4 吸收材料的应用

1.2.5 吸收材料的成型

1.3 吸收材料在隔离器中的应用

1.3.1 吸收材料在隔离器中的工作原理

1.3.2 隔离器工作指标

1.3.3 隔离器负载用吸收材料研制水平比较

1.4 磁性金属微粒吸波剂研究现状

1.4.1 磁性金属微粒的粒径选择

1.4.2 磁性金属微粒的损耗机理

1.4.3 磁性金属微粒的制备方法

1.4.4 磁性金属微粒吸收剂的研究

1.5 课题来源、研究思路和主要研究内容

1.5.1 课题的来源

1.5.2 研究的基本思路

1.5.3 论文研究的主要内容

1.5.4 论文的创新点

2 负载用微波吸收材料的设计

2.1 吸收体性能设计

2.1.1 吸收性能设计

2.1.2 温度性能设计

2.1.3 功率性能设计

2.2 吸收体制备工艺设计

2.2.1 树脂的选择

2.2.2 吸收剂选择

2.2.3 成型工艺选择

2.3 本章小结

3 微波吸收材料的制备与性能表征方法

3.1 实验原料

3.1.1 吸收剂粒度和形貌分析

3.1.2 羰基铁粉的TG分析

3.1.3 基体树脂固化过程分析

3.1.4 基体树脂固化物热分解温度和热变形温度

3.2 真空浇注法制备吸收体

3.3 吸收体性能表征方法

3.3.1 密度

3.3.2 体积电阻率

3.3.3 击穿强度

3.3.4 热变形温度

3.3.5 热分解温度

3.3.6 吸收损耗

3.3.7 隔离器二端网络S参数

3.3.8 承受功率

3.3.9 微观结构分析

3.4 本章小结

4 微波吸收材料的性能

4.1 羰基铁吸收体的性能

4.1.1 吸收体的热变形温度

4.1.2 吸收体的热分解温度

4.1.3 吸收体的体积电阻率和击穿强度

4.1.4 吸收体的吸收损耗

4.1.5 隔离器的常温性能

4.1.6 隔离器的高低温性能

4.1.7 羰基铁吸收体的承受功率

4.2 其它吸收体的性能

4.2.1 未磷化羰基铁粉吸收体的性能

4.2.2 羰基镍粉吸收体的性能

4.2.3 铁镍合金片状粉吸收体的性能

4.3 本章小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果