(zr0.8,sn0.2)tio4微波介質(zhì)陶瓷材料工藝及應(yīng)用

1、 分類(lèi)號(hào) 密級(jí) UDC 1 注 學(xué) 位 論 文 (Zr0.8,Sn0.2)TiO4 微波介質(zhì)陶瓷材料工藝及應(yīng)用 （題名和副題名） 王卓斌 （作者姓名） 指導(dǎo)教師姓名 楊傳仁 教授 電子科技大學(xué) 成都 （職務(wù)、職稱(chēng)、學(xué)位、單位名稱(chēng)及地址） 申請(qǐng)專(zhuān)業(yè)

2、學(xué)位級(jí)別 碩士 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 電子科學(xué)與技術(shù) 論文提交日期 2012.04 論文答辯日期 2012.05 學(xué)位授予單位和日期 電子科技大學(xué) 答辯委員會(huì)主席 評(píng)閱人 年 月 日 注 1：注明《國(guó)際十進(jìn)分類(lèi)法 UDC》 摘要 I 摘 要 介質(zhì)諧振器作為微波系統(tǒng)中的諧振單元，與傳統(tǒng)的金屬諧振腔相比，具

3、有體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于微波系統(tǒng)中；隨著介電常數(shù)的增大，諧振單元的體積還將進(jìn)一步縮小，開(kāi)發(fā)高介電常數(shù)的介質(zhì)諧振器可實(shí)現(xiàn)諧振單元與電路的集成化,并使得微波通信系統(tǒng)的體積大大縮??；所以對(duì)介質(zhì)諧振器材料的開(kāi)發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)(Zr，Sn)TiO4（以下簡(jiǎn)稱(chēng) ZST）系微波介質(zhì)陶瓷的工藝及應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，主要內(nèi)容有： （1）對(duì) ZST 系微波介質(zhì)陶瓷材料的降溫和改性研究。為了在低溫下也能合成性能均優(yōu)異的 ZST 微波陶瓷，本

4、文添加了三種氧化劑（① ZnO+WO3；② ZnO+Bi2O3；③ ZnO+La2O3+NiO） ，并比較分析了三種氧化劑加入 ZST 時(shí)的高頻性能。 （2）ZST 微波陶瓷應(yīng)用于介質(zhì)諧振天線(xiàn)的研究。本文在自制的 ZST 介質(zhì)諧振器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了三款介質(zhì)諧振器天線(xiàn)，其中兩款是滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) IEEE802.11b（2.4～2.483GHz）協(xié)議的單頻介質(zhì)諧振天線(xiàn)，另外一款是針對(duì)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) IEEE802.11g（2.4～2.483GHz

5、；5.15～5.35GHz）協(xié)議的雙頻介質(zhì)諧振天線(xiàn)。 在 ZST 微波陶瓷材料的開(kāi)發(fā)方面，本文的結(jié)論主要有以下三點(diǎn)： （1）通過(guò)復(fù)合添加 La2O3 和 NiO,可以使燒結(jié)溫度顯著降低到 1330℃， 并改善了 ZST 陶瓷的致密度， 但也增大了損耗； （2） 通過(guò)添加 Bi2O3， 可以使燒結(jié)溫度顯著降低為 1310℃，實(shí)現(xiàn)在低溫爐中燒結(jié)， 但是其頻率溫度漂移系數(shù)為 12.39ppm/℃， 與報(bào)道的 ZST 微波陶瓷近似于零的溫度漂移

6、系數(shù)存在一定差距，可以運(yùn)用于對(duì)溫度漂移系數(shù)不高的電路中； （3）通過(guò)添加 WO3/ZnO，在 1400℃的燒結(jié)溫度點(diǎn)（升溫速率 3℃/min時(shí)，降溫速率 10℃/h） ，樣品表現(xiàn)出良好的微波性能，在諧振頻率約 7.8GHz 時(shí)，介電常數(shù)約 38.2，Q· f 值 43300GHz（運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn) Q· f>40000GHz） ，頻率溫度漂移系數(shù) 2ppm/℃（運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)-10ppm/℃～10ppm/℃） 。與傳統(tǒng)固相法

7、相比，雖然 Q· f 值還存在小的差距，但是使燒結(jié)溫度降低了 200℃，降低其工業(yè)生產(chǎn)成本。所以本論文中最佳配方為 ZW025。 在 ZST 材料應(yīng)用方面，本文主要有以下兩點(diǎn)結(jié)論： （1）微帶線(xiàn)饋電的圓柱型介質(zhì)諧振器天線(xiàn)的中心諧振頻率 2.42GHz，諧振點(diǎn)回波損耗 41.39dB，相對(duì)帶寬5.3%，絕對(duì)帶寬 130MHz，輸入阻抗 49.3Ω。 （2）共面波導(dǎo)饋電的倒 L 型方形介質(zhì)諧振器的中心諧振頻率 2.46GHz，諧振