發(fā)布時(shí)間：2021-08-30 00:10

　　微波通信的高速發(fā)展亟需性能優(yōu)異的微波電子元器件,這對(duì)微波介質(zhì)陶瓷提出了更高的技術(shù)要求,而低溫共燒陶瓷技術(shù)恰好能滿足以上需求。本論文對(duì)低溫?zé)Y(jié)Ca₅Mg₄（VO₄）₆微波介質(zhì)陶瓷進(jìn)行研究了,陶瓷樣品的制備采用固相反應(yīng)法,同時(shí)運(yùn)用元素非化學(xué)計(jì)量比和B位離子取代兩種方法來(lái)提高其微波介電性能。通過(guò)XRD、SEM等測(cè)試手段,本論文對(duì)陶瓷樣品進(jìn)行了物相組成和微觀形貌分析,同時(shí)輔以晶格能、鍵能等理論計(jì)算研究了微波介電性能變化的內(nèi)在規(guī)律。在V元素和Ca元素的非化學(xué)計(jì)量比研究中,陶瓷樣品的Q×f值因相對(duì)密度的減小出現(xiàn)了明顯惡化。而對(duì)于Mg元素非化學(xué)計(jì)量比Ca₅Mg_4+x（VO₄）₆（-0.05≤x≤0.15）陶瓷樣品,其Q×f值在x=0.05時(shí)相較于化學(xué)計(jì)量比樣品有了明顯的提升,具體微波介電性能如下:ε_r=9.93、Q×f=56192GHz、τ_f=-48.3ppm/℃。相關(guān)測(cè)試表明,此時(shí)... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

介電常數(shù)頻譜

橫電（TEnmp）模式、橫磁（TMnmp）模式和混合（HEnmp或EHnmp）模式（n,m,p=1,2,3,…）[41]。TEnmp模式中，電磁波的傳播方向上有磁場(chǎng)分量而無(wú)電場(chǎng)分量；TMnmp模式中，電磁波的傳播方向上有電場(chǎng)分量而無(wú)磁場(chǎng)分量；而HEnmp或EHnmp模式中電磁波的傳播方向上既有電場(chǎng)分量也有磁場(chǎng)分量。以上諧振模式的選擇與圓柱形諧振器的厚度（H）和直徑（D）有關(guān)[42]：當(dāng)H>D時(shí)，諧振模式一般為TM010；而當(dāng)H<D時(shí)，諧振模式一般為TE011。另外，H與D的比值還會(huì)影響介質(zhì)諧振器的Q×f值，且當(dāng)H/D=0.4時(shí)Q×f值最大[43,44]。圖1-2介質(zhì)諧振器形狀結(jié)構(gòu)從上可以看出，目前對(duì)于介質(zhì)諧振器的外形設(shè)計(jì)及諧振模式的研究已趨于成熟，以上兩者不再是限制介質(zhì)諧振器性能主要影響因素。因此，面對(duì)5G技術(shù)對(duì)介質(zhì)諧振器的信號(hào)延遲、損耗和穩(wěn)定性方面提出的更高要求，最為有效的解決方法是開發(fā)出微波介電性能優(yōu)異的介質(zhì)陶瓷。具體性能需求如下：（1）介電常數(shù)式(1-2)表明，微波介質(zhì)陶瓷中的信號(hào)傳輸延遲介與介電常數(shù)呈負(fù)相關(guān)；而由(1-8)和式(1-9)可以看出，介電損耗會(huì)隨著介電常數(shù)的增大而增大，且外場(chǎng)頻率越高，介電損耗的增大越為明顯。以上理論分析說(shuō)明，介電常數(shù)越小越有利于降低介質(zhì)諧振器的信號(hào)延遲和損耗。（2）品質(zhì)因數(shù)介質(zhì)諧振器的損耗主要來(lái)源于以下四個(gè)方面：介質(zhì)材料固有的介電損耗（tanδd）；介質(zhì)諧振器向空氣中輻射造成的輻射損耗（tanδr）；介質(zhì)諧振器外包裹金屬腔體后周圍產(chǎn)生的電導(dǎo)損耗（tanδc）；介質(zhì)諧振器工作時(shí)與外界電路耦合引起的外部損耗（tanδext）。其中，介電損耗會(huì)減弱微波介質(zhì)諧振器的信號(hào)傳輸，且損耗產(chǎn)生的熱量會(huì)影響器件的正常工作和使用壽命。因而采用高Q×f值（低介電損耗）的微波介質(zhì)陶瓷有助于實(shí)現(xiàn)介質(zhì)諧振器的低

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文22陶瓷樣品的燒結(jié)溫度隨著V5+離子含量的減少出現(xiàn)了大幅上升。圖3-2Ca5Mg4V6+xO24(-0.1≤x≤0.1)陶瓷樣品的SEM圖：(a)x=-0.1、(b)x=-0.05、(c)x=0、(d)x=0.05、(e)x=0.13.2.4微波介電性能分析依據(jù)上文對(duì)XRD圖譜的分析可知，Ca5Mg4V6+xO24(-0.1≤x≤0.1)陶瓷樣品均為單一晶相，第二相并非本實(shí)驗(yàn)中微波介電性能的影響因素，故以下內(nèi)容將從其他方面分析微波介電性能的變化規(guī)律。3.2.4.1介電常數(shù)圖3-3為Ca5Mg4V6+xO24(-0.1≤x≤0.1)陶瓷樣品的介電常數(shù)與理論介電常數(shù)和相對(duì)密度之間的關(guān)系。其中，理論值εtheo的計(jì)算由式(1-11)得到，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，式中離子極化率的計(jì)算公式如下：2222α5α(Ca)4α(Mg)(6x)α(V)24α(O)++++=++++(3-1)上式中各離子極化率數(shù)值均取自R.D.Shannon的報(bào)道[78]：α(Ca2+)=3.173，α(Mg2+)=1.333，α(V5+)=2.923，α(O2+)=2.003。圖3-3Ca5Mg4V6+xO24(-0.1≤x≤0.1)陶瓷樣品的介電常數(shù)、理論介電常數(shù)與相對(duì)密度

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微波介質(zhì)陶瓷材料應(yīng)用現(xiàn)狀及其研究方向[J]. 馬調(diào)調(diào).  陶瓷. 2019(04)
[2]離子極化與鍵型關(guān)系的研究[J]. 呂自學(xué),王亞軍,張建梅.  河西學(xué)院學(xué)報(bào). 2002(05)
[3]電介質(zhì)的極化機(jī)制與介電常量的分析[J]. 肖冬萍,田強(qiáng).  大學(xué)物理. 2001(09)
[4]離子的極化率[J]. 馮玉彪,張紹印,孫洪濤,李源,朱艷云.  大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2000(02)
[5]介質(zhì)圓柱諧振器模式圖[J]. 徐泰.  復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1988(03)

博士論文
[1]Ba(B’1/3Nb2/3)O3（B’=Mg.Zn,Ni,Co）基陶瓷的結(jié)構(gòu)與微波介電性能[D]. 孫土來(lái).浙江大學(xué) 2015

碩士論文
[1]MgTiO3基微波介質(zhì)陶瓷制備及其諧振器天線設(shè)計(jì)[D]. 謝璐智.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2019
[2]Li2Mg4TiO7介質(zhì)陶瓷微波性能及其低溫?zé)Y(jié)研究[D]. 劉青青.濟(jì)南大學(xué) 2018
[3]介質(zhì)多模濾波器研究[D]. 黃慶濤.華南理工大學(xué) 2016
[4]介質(zhì)諧振腔體濾波器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 王陸山.西南交通大學(xué) 2013
[5]TM模式陶瓷介質(zhì)雙工器的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉曉靜.電子科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3371655