中國(guó)粉體網(wǎng)訊  微波介質(zhì)陶瓷是現(xiàn)代通訊技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,，主要用于制造諧振器,、濾波器、介質(zhì)天線,、介質(zhì)導(dǎo)波回路,、介質(zhì)基板等微波元器件，終端應(yīng)用為移動(dòng)通訊,、衛(wèi)星通訊,、無(wú)人駕駛汽車、物聯(lián)網(wǎng)和軍用雷達(dá)等領(lǐng)域,。

微波介質(zhì)陶瓷三大性能指標(biāo)

微波介質(zhì)陶瓷瓷介性能的主要參數(shù)和普通電介質(zhì)材料一樣,，主要包括介電常數(shù)（ε_r），品質(zhì)因素Q或介質(zhì)損耗（tanδ）和諧振頻率溫度系數(shù)（τ_f）,。

相對(duì)介電常數(shù)ε_r

在微波頻率下,，相對(duì)介電常數(shù)εr越大，以便器件小型化,。根據(jù)微波傳輸理論,，相同的的諧振頻率下，ε_r越大,，介質(zhì)諧振器的尺寸越小,，電磁能量越能集中于介質(zhì)體內(nèi)，受周圍環(huán)境影響小,。這既有利于介質(zhì)諧振器的小型化,，也有利于其高品質(zhì)化。而不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)ε_r的要求也不同,，通常要求ε_r＞10,。

品質(zhì)因數(shù)Q

高Q有利于獲得良好的濾波特性及通訊質(zhì)量，品質(zhì)因數(shù)Q主要受介質(zhì)損耗（tanδd）,、歐姆損耗(tanδc)和輻射損耗(tanδλ)等三個(gè)因素影響,。

Q^-1=tanδd+tanδc+tanδλ

對(duì)于微波介質(zhì)材料，tanδc與tanδλ可忽略,，Q約與tanδd成反比關(guān)系。由于微波介質(zhì)諧振腔要求tanδd小于10^-4量級(jí)才有實(shí)用價(jià)值,，所以材料研究中如何提高Q值是一個(gè)重要課題,。

諧振頻率溫度系數(shù)τ_f

通信器件的工作環(huán)境溫度是不斷變化的，從而影響設(shè)備的使用性能,。這就要求材料的諧振頻率不能隨溫度的變化太大,，通信使用要求接近零的τ_f。

在微波介質(zhì)陶瓷的三個(gè)性能參數(shù)中,，諧振頻率溫度系數(shù)對(duì)介質(zhì)陶瓷影響較大，它直接決定介質(zhì)陶瓷能否使用，所以諧振頻率溫度系數(shù)能否接近0是研究者最關(guān)心的問(wèn)題,，對(duì)諧振頻率溫度系數(shù)可調(diào)性的探索使許多新的微波介質(zhì)陶瓷材料體系得以開(kāi)發(fā)利用,。而介電常數(shù)越高其Q值會(huì)比較低，三個(gè)參數(shù)相互制約其應(yīng)用,。

微波介質(zhì)陶瓷材料分類

微波介質(zhì)陶瓷按照介電常數(shù)的大小,，可將其分為低介電常數(shù)類、中介電常數(shù)類和高介電常數(shù)類,。

低介微波介質(zhì)陶瓷體系如Al₂O₃-TiO₂系和鈦酸鎂系列等,，因其高品質(zhì)因數(shù)而被應(yīng)用于對(duì)介質(zhì)損耗要求比較嚴(yán)格的領(lǐng)域，如衛(wèi)星通訊,、軍用雷達(dá)等方面,；

中介微波介質(zhì)陶瓷體系如(Zr,Sn)TiO₄系具有高Q值，低諧振頻率溫度系數(shù),，可用于制備介質(zhì)諧振器解決窄帶諧振器的頻率漂移問(wèn)題,；

高介微波介質(zhì)陶瓷能促進(jìn)微波通訊設(shè)備、諧振器的小型化和集成化,，在高電容量的集成電路中以及低頻下工作的通訊設(shè)備中應(yīng)用廣泛,，高介微波介質(zhì)陶瓷主要以BaO-Ln₂O₃-TiO₂；CaO-Li₂O-Ln₂O₃-TiO₂和鉛基鈣鈦礦系列材料,。

新一代微波介質(zhì)陶瓷材料的研究開(kāi)發(fā)主要圍繞高介低損展開(kāi)：一是追求超低損耗的極限,；二是探索更高介電常數(shù)(>100乃至>150)的新材料體系。同時(shí)，微波介質(zhì)陶瓷粉體通常并不是單一材料,，而是多種材料按比例混合的材料體系,，而在制備的過(guò)程中，還會(huì)添加稀土氧化物,，眾多研究說(shuō)明適量稀土元素的摻雜可改善微波介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)性,、致密度以及介電性能。

在此背景下,，中國(guó)粉體網(wǎng)將于2023年12月20-21日在湖北宜昌舉辦“第六屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”,，屆時(shí)，湖南大學(xué)肖漢寧教授將帶來(lái)題為《高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷的組成設(shè)計(jì)及其性能研究》的報(bào)告,。

來(lái)源：

陳功田：高性能微波介質(zhì)陶瓷的研制及其在小型 GPS天線中的應(yīng)用

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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