中介低损耗微波陶瓷及在腔体滤波器的应用研究

摘要

随着近年来移动通信和卫星通信技术的发展,市场对于高性能、小型化的微波器件需求越来越多。微波介电陶瓷作为微波器件必不可少的微波材料,得到广泛关注。移动通信的高速发展和更新换代,致使市场对通信基站的需求和性能要求不断提高。这就对于应用于通信基站的中介微波介电陶瓷,提供了新的机遇,同时也提出更高的性能要求。
　　对中介电常数CaTiO3-NdAlO3陶瓷体系进行开发研究。探索其最佳的CaTiO3和NdAlO3的组分配比,同时加入低熔点助烧剂B2O3进行改性研究。通过对CaTiO3-NdAlO3陶瓷的陶瓷密度、物相组成、微观形貌和微波介电性能进行测试和分析,确定x=0.7时,xCaTiO3-(1-x)NdAlO3陶瓷谐振频率的温度系数趋于零。B2O3的掺杂量为0.2wt％时,烧结温度降为约1425℃,同时可以获得最佳的微波性能:εr=46.2,Q×f=30927GHz,τf=6.1ppm/℃。通过助溶剂改性后的CaTiO3-NdAlO3陶瓷,不仅降低了烧结温度,还具有了较好的品质因素和温度稳定性。
　　对新型中介电常数BaLa4Ti4O15陶瓷体系进行开发研究。对其制备工艺和不同的低熔点助烧剂(CuO,BCB,H3BO3)对BaLa4Ti4O15陶瓷的改性进行探索研究。通过测试和分析BaLa4Ti4O15陶瓷的密度、物相组成、微观形貌和微波介电性能,实验结果得出,在预烧温度为1200℃,烧结温度为1525℃下,得到优异的微波性能:Q×f=34991GHz,εr=45.6。助烧剂H3BO3的掺入量为0.1wt％,烧结温度在1375℃的样品具有优异的微波介电性能:Q×f=31705GHz,εr=43.2。通过H3BO3改性过后的BaLa4Ti4O15陶瓷的烧结温度降低了150℃,微波性能却依然优异。这样极大的降低了BaLa4Ti4O15陶瓷的生产成本,提高其在移动通信中的竞争力。
　　应用上述具有优异性能的BaLa4Ti4O15陶瓷材料为基础,设计并制作出一种介质腔体滤波器以验证新型微波介质陶瓷材料的性能。研制的滤波器具有优异性能:中心频率f0=2.6GHz,通带内的插损小于1dB,回波损耗大于18dB,带外抑制大于25dB,很好地满足了项目指标。实验证明,研制出的新型微波介质陶瓷可以很好的应用于介质腔体滤波器中,且性能优异。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 微波介电陶瓷材料概述

1.3 微波介电陶瓷的介电性能

1.4 微波介质陶瓷的分类

1.5 微波介质陶瓷材料的应用

1.6 研究课题的提出

第二章 实验过程与测试方法

2.1 样品的制备

2.2 样品的测试

第三章 CaTiO3-NdAlO3微波介质陶瓷的研究

3.1 引言

3.2 xCaTiO3-(1-x)NdAlO3陶瓷的制备

3.3 B2O3助烧剂对CaTiO3-NdAlO3的改性研究

3.4 本章小结

第四章 BaLa4Ti4O15微波介质陶瓷的研究

4.1 引言

4.2 BaLa4Ti4O15陶瓷的制备

4.3 CuO助烧剂对BaLa4Ti4O15陶瓷的改性研究

4.4 BaCu(B2O5)助烧剂对BaLa4Ti4O15陶瓷的改性研究

4.5 H3BO3助烧剂对BaLa4Ti4O15陶瓷的改性研究

4.6 本章小结

第五章 介质腔体滤波器的设计与研究

5.1 引言

5.2 滤波器的基本概念

5.3 介质腔体滤波器概述

5.4 介质腔体滤波器的设计与制作

5.5 本章小结

第六章 结 论

致谢

参考文献

硕士期间所取得的研究成果