本文關鍵詞：低介低損耗LTCC材料研制及基于該材料的陣列天線設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展,人們對微波介電材料的需求急劇上升。由于越來越多的器件應用于微波段且尺寸小集成度高,促進了低溫共燒陶瓷技術(LTCC)的快速發(fā)展,擁有低的燒結溫度(950℃),高的品質因數(shù)(Q×f)和低介電常數(shù)(εr)的介電基板材料是LTCC發(fā)展的基礎。ZnO-SiO2作為一種擁有高品質因數(shù)和低介電常數(shù)的重要陶瓷材料,在最近幾年被廣泛研究應用于LTCC領域。低熔點的玻璃摻雜是最常用的降低電子陶瓷燒結溫度的方法。然而,對于擁有極高燒結溫度的陶瓷材料,如Zn2SiO4,常常需要加入大量的玻璃。這不僅將導致材料極差的介電性能,還會因為玻璃與材料的不同收縮率而導致在LTCC工序中材料的開裂,這種現(xiàn)象對于玻璃摻雜量大于5 wt%時尤其嚴重。在本課題工作中,使用了Co2+離子替代和玻璃摻雜相結合的方法來使Zn2SiO4陶瓷的燒結溫度降低到900℃附近。首先,研究了不同Co2+離子替代量對Zn2SiO4的結構和性能的影響,定量的Li2O-B2O3-SiO2-CaO-Al2O3(LBSCA)玻璃被摻雜到(Zn1-xCox)2SiO4中來使得其可以在900℃附近完成致密燒結。最后發(fā)現(xiàn)Co2+離子替代量為0.05時陶瓷擁有致密的微觀結構,生長均勻的晶粒和優(yōu)良的微波介電性能。其次,研究了不同的LBSCA玻璃摻雜量對(Zn0.95Co0.05)2SiO4介電陶瓷的微觀結構和微波性能參數(shù)的影響。發(fā)現(xiàn)了當摻雜2 wt%LBSCA時陶瓷擁有最致密的微觀結構且晶粒生長均勻一致性好,同時擁有相當優(yōu)異的微波介電性能:εr=6.5、Q×f=57,000 GHz、τf=-55 ppm/℃。最后,對比研究了不同量的CaTiO3摻雜(Zn0.95Co0.05)2SiO4+2 wt%LBSCA介電陶瓷,嘗試將其溫度系數(shù)調節(jié)到趨于0。實驗研究表明當CaTiO3的摻雜量為5.5 wt%時陶瓷的溫度系數(shù)為-1.3 ppm/℃,從而達到了LTCC應用的要求�；谧约洪_發(fā)的低介低損耗的(Zn0.95Co0.05)2SiO4+2 wt%LBSCA+5.5 wt%CaTiO3陶瓷材料來設計并制作了一個2×2的圓極化陣列天線。第一,通過采用“雙層結構+“工”型口徑耦合饋電”的方法來達到2.36 GHz的帶寬;第二,采用“天線單元90°旋轉排列+饋電網(wǎng)絡90°相位差”來達到1.33 GHz的圓極化帶寬。最后用絲網(wǎng)加工將天線印刷在陶瓷介質基板上,測試得到性能參數(shù)并與仿真曲線相差不大,因此可以判定本課題的材料研究與天線設計是成功的。
【關鍵詞】：低介低損耗陶瓷 微波介電性能 低溫共燒陶瓷(LTCC) (Zn0.95Co0.05)2SiO4-LBSCA 陣列圓極化天線
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN820.15
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 LTCC技術介紹10-12
• 1.3 LTCC基板材料的主要特點12-13
• 1.4 LTCC基板材料低溫燒結的實現(xiàn)13-14
• 1.5 低溫燒結Zn_2SiO_4基板材料的國內外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.6 LTCC圓極化陣列寬帶天線綜述15
• 1.7 本論文的內容與研究路線15-17
• 第二章 Zn_2SiO_4關鍵特性參數(shù)分析17-24
• 2.1 Zn_2SiO_4介電陶瓷材料特點17-18
• 2.2 Zn_2SiO_4介電陶瓷材料關鍵特性參數(shù)分析18-21
• 2.2.1 Zn_2SiO_4介電常數(shù)影響因素18-19
• 2.2.2 Zn_2SiO_4品質因數(shù)影響因素19-20
• 2.2.3 Zn_2SiO_4溫度系數(shù)影響因素20-21
• 2.3 Zn_2SiO_4燒結特性影響因素21-22
• 2.4 本章小結22-24
• 第三章 Zn_2SiO_4介電陶瓷的制備與測試方法24-30
• 3.1 Zn_2SiO_4介電陶瓷的制備24-27
• 3.1.1 Zn_2SiO_4介電陶瓷制備所需的原料24
• 3.1.2 Zn_2SiO_4介電陶瓷制備的工藝流程24-27
• 3.2 Zn_2SiO_4介電陶瓷的表征與測試27-29
• 3.2.1 Zn_2SiO_4相對密度的測試27
• 3.2.2 物相分析27-28
• 3.2.3 微觀相貌的測試28
• 3.2.4 微波介電性能的測試28-29
• 3.3 本章小結29-30
• 第四章 Co~(2+)替代和LBSCA玻璃摻雜對Zn_2SiO_4性能影響30-46
• 4.1 研究方法與實驗步驟30-31
• 4.1.1 研究方法30
• 4.1.2 實驗步驟30-31
• 4.2 Co~(2+)替代Zn2+對Zn_2SiO_4性能影響研究31-36
• 4.2.1 燒結特性研究31
• 4.2.2 物相與晶胞參數(shù)分析31-33
• 4.2.3 微觀相貌研究33-34
• 4.2.4 微波介電性能研究34-36
• 4.2.5 小結36
• 4.3 LBSCA玻璃摻雜對(Zn_(0.95)Co_(0.05))_2SiO4性能的影響研究36-42
• 4.3.1 燒結特性研究38
• 4.3.2 物相分析38-39
• 4.3.3 微觀相貌分析39-41
• 4.3.4 微波介電性能研究41-42
• 4.3.5 小結42
• 4.4 (Zn_(0.95)Co_(0.05))_2SiO4 +2 wt% LBSCA溫度系數(shù)的調節(jié)42-44
• 4.5 本章小結44-46
• 第五章 基于Zn_2SiO_4基介電陶瓷的X波段LTCC陣列天線研究46-67
• 5.1 引言46
• 5.2 微帶天線理論分析46-48
• 5.3 微帶天線的性能參數(shù)48-53
• 5.3.1 輻射方向圖48-49
• 5.3.2 增益49
• 5.3.3 天線的極化49-51
• 5.3.4 反射系數(shù)51
• 5.3.5 中心頻率及帶寬51-53
• 5.4 陣列天線的設計與加工53-66
• 5.4.1 天線設計元技術53
• 5.4.2 陣列單元設計53-58
• 5.4.3 組陣方法及陣列仿真58-64
• 5.4.4 天線加工及測試64-66
• 5.5 本章小結66-67
• 第六章 總結67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-73
• 攻讀碩士學位期間取得的成果73-74

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊娟;堵永國;張為軍;周文淵;;LTCC基板材料研究進展[A];第十四屆全國混合集成電路學術會議論文集[C];2005年

  本文關鍵詞：低介低損耗LTCC材料研制及基于該材料的陣列天線設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：379588