高介电常数微波介质陶瓷的研制及其同轴型滤波器的仿真
陶瓷介质滤波器用CSTR仿真仿真曲线S11是矩形原因
陶瓷介质滤波器用CSTR仿真仿真曲线S11是矩形的原因引言陶瓷介质滤波器是一种常用的电子组件，用于滤去无用的频率信号，保留所需的信号。
在设计和开发陶瓷介质滤波器时，仿真分析是十分重要的一步。
通过仿真分析，我们可以对滤波器的性能进行评估，优化设计参数，提高滤波器的性能。
本文将使用连续搅拌型反应器（CSTR）对陶瓷介质滤波器进行仿真，并探究仿真曲线S11为矩形的原因。
CSTR基本原理连续搅拌型反应器（Continuous Stirred-Tank Reactor，简称CSTR）是一种常见的化学反应器。
CSTR内液体持续搅拌，保持温度和物质浓度均匀，具有体积稳定、操作简单等优点。
在陶瓷介质滤波器仿真中，我们使用CSTR来模拟滤波器的工作环境。
仿真曲线S11在陶瓷介质滤波器中，S11是指器件的输入端反射系数。
S11的数值越接近于0，表示滤波器对频率的衰减越小，性能越好。
在仿真分析中，我们通常绘制S11的曲线图来评估滤波器的性能。
仿真参数设置为了进行CSTR仿真分析，我们需要设置一些仿真参数。
在本文中，我们假设输入频率范围为100MHz至2GHz，滤波器采用陶瓷介质制成，具有矩形的S11曲线。
具体的仿真参数设置如下：•输入频率范围：100MHz至2GHz•滤波器介质：陶瓷介质•仿真曲线：S11（输入端反射系数）•S11曲线形状：矩形仿真结果分析经过CSTR仿真分析，在给定的参数设置下，得到了陶瓷介质滤波器的仿真曲线S11。
通过观察仿真曲线，可以看出S11曲线的形状为矩形，同时在给定频率范围内保持稳定。
矩形的S11曲线意味着滤波器在整个频率范围内对输入信号的反射较小，具有较低的输入端反射系数。
这可以有效减少信号的能量损失，提高滤波器的性能。
矩形的S11曲线形状通常与滤波器的设计参数密切相关。
对于陶瓷介质滤波器而言，常见的设计参数包括滤波器的几何形状、介质材料的选择和制造工艺等。
合理选择设计参数可以使得滤波器的S11曲线更加接近矩形，提高滤波器的性能。
介电常数30的微波介质陶瓷材料
介电常数30的微波介质陶瓷材料微波介质陶瓷材料是一种具有较高介电常数的陶瓷材料，常用于微波器件和电子设备中。
本文将介绍以介电常数30为特点的微波介质陶瓷材料的性质、应用以及制备工艺。
一、性质微波介质陶瓷材料的介电常数是其重要的性能参数之一。
介电常数是材料对电场的响应能力的度量，它决定了材料在电场中的极化程度。
对于介电常数较高的材料，它们在电场作用下极化的能力较强，因而能够有效地储存和传导电能。
以介电常数30的微波介质陶瓷材料为例，它具有以下特点：1. 高介电常数：介电常数30意味着该陶瓷材料在电场作用下具有较强的极化能力，能够有效地储存和传导电能。
2. 低损耗：微波介质陶瓷材料通常具有较低的介电损耗，即在电场作用下能量的损失较小。
这一特点使得它们在微波器件中能够实现高效的能量传输和信号传导。
3. 良好的稳定性：微波介质陶瓷材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，能够在高温、高湿等恶劣环境下保持较好的性能稳定性。
4. 良好的机械性能：微波介质陶瓷材料通常具有较高的硬度和强度，能够抵抗外界的机械应力和冲击。
二、应用以介电常数30的微波介质陶瓷材料为基础，可以制备各种微波器件和电子设备，如滤波器、耦合器、天线、射频开关等。
这些器件在通信、雷达、卫星导航等领域中起着重要的作用。
1. 微波滤波器：微波介质陶瓷材料具有较高的介电常数和较低的损耗，能够实现对特定频率的微波信号进行滤波和选择性传输。
通过合理设计和选择介电常数30的陶瓷材料，可以制备出具有良好滤波性能的微波滤波器。
2. 微波耦合器：微波介质陶瓷材料的高介电常数和低损耗使其成为制备微波耦合器的理想选择。
微波耦合器是用于将微波信号从一个传输线传输到另一个传输线的器件，常用于微波通信和雷达系统中。
3. 微波天线：微波介质陶瓷材料具有较高的机械强度和较好的热稳定性，能够满足微波天线对材料性能的要求。
通过制备具有介电常数30的陶瓷材料，可以实现对微波信号的有效接收和辐射。
微波滤波器的设计与仿真毕业设计论文
目录摘要—————————————————————————————2前言—————————————————————————————2一、微波概论—————————————————————————31.微波————————————————————————————32.微波的特点和应用——————————————————————42.1 微波波长段易于实现定向辐射————————————————42.2 频率高、频带宽、信号容量大————————————————52.3 视距传播能穿透电离层———————————————————52.4 微波的热效应和微波能的应用————————————————6二、滤波器原理———————————————————————61.滤波器的基本概念——————————————————————62. 滤波器设计的两种出发点——————————————————103.滤波器原型————————————————————————11 3.1 最平坦低通原型滤波器———————————————————11 3.2 切比雪夫低通原型滤波器—————————————————123.3 椭圆函数低通原型————————————————————13三、微波传输线———————————————————————141.微波传输线—————————————————————————142.微带线———————————————————————————14 2.1微带传输线的构成——————————————————————142.2微带线的特性阻抗——————————————————————153.微带线的特点与应用—————————————————————18四、直接耦合短截线带通滤波器的设计与仿真———————————191.两种短截线滤波器——————————————————————192.设计步骤——————————————————————————213.仿真运行与优化———————————————————————24五、总结———————————————————————————28六、参考文献—————————————————————————29[摘要]本文对微波理论及微波滤波器作了详细的介绍。
微波介质陶瓷材料的制备及电磁性能研究
微波介质陶瓷材料的制备及电磁性能研究微波介质陶瓷材料是一种具有良好电磁性能的材料，广泛用于微波器件、通信设备和雷达系统等领域中。
本文将介绍微波介质陶瓷材料的制备方法以及其电磁性能的研究。
微波介质陶瓷材料的制备方法有多种，常见的包括固相反应法、液相法、溶胶-凝胶法等。
其中，固相反应法是最常用的方法之一。
该方法的基本原理是通过将不同元素的氧化物混合，并在高温下进行反应来制备陶瓷材料。
具体步骤如下：首先，将所需的氧化物粉末按照化学计量比例称量好，并进行混合。
然后，将混合后的粉末放入研钵中，并加入适量的有机溶剂，如醋酸或甲醇，以形成糊状物。
接下来，将糊状物转移到震荡器或者超声仪器中进行彻底混合和分散。
通过震荡或超声，可以确保粉末颗粒均匀分散，并减少气泡的产生。
混合完毕后，将混合物进行干燥，通常采用真空干燥或低温烘干的方法。
这样可以除去有机溶剂，并使粉末彻底干燥。
在干燥结束后，将粉末放入高温炉中进行烧结。
烧结温度通常在1200-1600摄氏度之间，时间一般为2-4小时。
烧结的目的是使混合物中的粉末粒子结合成致密的陶瓷材料。
制备好的微波介质陶瓷材料可以通过多种手段来研究其电磁性能。
其中较为常见的研究手段包括研究其介电性能和磁性能。
对于介电性能的研究，可以通过测量其介电常数和介质损耗来评估材料的性能。
介电常数是指材料对电场响应的能力，一般具有实部和虚部两个分量。
实部反映材料的电导率，虚部反映了材料的能量损耗。
可以通过使用LCR测量仪或者微波谐振腔等装置进行测量。
此外，对材料的磁性能进行研究也是很重要的。
磁性能的评估可以从材料的磁化曲线、饱和磁感应强度、剩磁和矫顽力等方面进行。
可以利用霍尔效应仪器或者磁滞回线测量仪进行测量。
除了以上方法，还可以通过扫描电镜观察材料的微观结构来评估其电磁性能。
扫描电镜可以观察到材料表面的形貌和内部微结构，并可通过能谱仪器等设备来分析材料的元素组成。
总结而言，微波介质陶瓷材料的制备方法有多种，其中固相反应法是最常用的方法之一。
一种新型结构微波介质滤波器的设计及仿真
ＬＩＡＮＧ Ｆｅｉ，ＬＵ Ｗ ｅｎ－ｚｈｏｎｇ ，ＺＨｏＵ Ｄｏｎｇ－ｘｉａｎｇ ，ＺＨＵ Ｊｉａｎ－ｈｕａ
（Ｔｈｅ Ｄｅｐｔ． ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃ ｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗ ｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍ ｉｃｒｏｗ ａｖｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｌｔｅｒ． Ｔ ｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ
互 耦合 ，各 谐振 器 间 的耦 合 及 滤 波 器 与 外 电 路 的耦 合 以电容 耦合 为 主 。整个滤 波 器放 置在 双面 敷铜 的 聚 四氟 乙烯微 带基 板 上 ，并 采 用金属 外 壳加 以 固定 。 微波 信 号 通 过 微 带 传 输 线 输 入 输 出 。在 微 波 频 段 下 ，微波 介质 滤波 器 的等效 电路 图如 图 ２所 示 。
ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｃｏｍ ｐｕｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｎｅｔ ｔｈｅｏｒｙ ｗｅｒｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ａｄｖａｎｃｅｄ ＥＤＡ ｔｏｏｌ（ＨＦＳＳ）ａｎｄ ａ ｉｄｅａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃ— ｑｕｉｒｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ，ｔｈｅ ｍ ｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｌｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｆｉｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｒｅｑｕｅｓｔ．
一种高Q值的TE01模介质滤波器的设计与实现
方 法得 到 的介质 谐振 器 的计算 公式 在许 多 文献 中
收稿 日期 ： ０ ６ １ － ５ ２ ０ — ２ ０
已有 论 述 ，这里 不做详 述 。输 入输 出 可 以采用 各
Ｉ ＇Ｃ ｉ Ｅ Ｄ ｎｔ ２０ ． 电 手 元 器 件 主 用 ２ Ｏ Ｗ ｈｎ Ｃ ．ｅ Ｗ． ａ ０７ ３ ３
种 不 同的耦 合结构 来实 现 ，可 以用探 针耦 合 ，也 可 以用环 耦合 、小 孑 耦 合 ，以及 传输 波导 直接 耦 Ｌ 合等。
导
的耦 合 系数 的结 构 尺寸 。图２ 所示 是基于Ｔ 。 的 Ｅ。 模
介质 滤 波器 的结构 。这 种 结构具 有 六个 介质 谐振
器 和 五 个 耦 合 窗 ，谐 振 器 间 通 过 耦 合 窗 相 互 耦
维普资讯
第９ 卷
２ ７第月 ｏ年 ３ ０ ３期
新瓣墓缔 威愿
Ｖ１ Ｎ． ｏ ｏ ． ３ ９
Ｍ ａ ． ２ ０７ ｒ ｏ
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
种高Ｑ 值的Ｔ伪 Ｅ模介质滤波器 的设计与实现
陈彩 云 ，徐 立 勤 ， 包建 烨
２００ ； １０ ３ ２ 合肥 博仑微 波 器件 有 限公 司 ，安 徽 ． 合肥 ２ ０８） ３０ ８
合 。输 入和输 出使 用探 针 耦合 ．六 个谐 振 器 由直
应 用。
１ 介 质 滤 波器 的基 本 原 理 及 设 计 方 法
金 属 空 腔谐 振 器 的主要 损 耗 来 自导 体 损 耗 。 如果 能够 取消金 属 导体 而又 能把 电磁 场 限制 于谐
器 中的介质 可 以是 圆柱 形 ，也可 以是 方形 的 ，其 振 荡模 式 分别 为Ｔ 。和Ｔ 。。介 质谐 振 器 的分 析 Ｅ 。 Ｅ。 ８ 方 法有 数值 法 和解 析法 。其 中解 析法 又分 为 磁壁
中介电常数高q值微波介质陶瓷材料及其制备方法
中介电常数高q值微波介质陶瓷材料及其制备方法引言随着无线通信和雷达技术的迅猛发展，对于微波介质材料的需求越来越大。
中介电常数高q值微波介质陶瓷材料由于其优异的电磁性能，在通信、雷达、无线电等领域有着广泛的应用。
本文将介绍中介电常数高q值微波介质陶瓷材料的定义、特性以及制备方法。
中介电常数高q值微波介质陶瓷材料的定义中介电常数高q值微波介质陶瓷材料是指具有高介电常数和高品质因子（q值）的微波介质材料。
介电常数是材料对电场响应的量度，而q值则是材料对电磁波的损耗情况的量度。
中介电常数高q值微波介质陶瓷材料具有低损耗、高效率、稳定性好等特点，能够在高频率下实现更好的电磁波传输和能量转换。
中介电常数高q值微波介质陶瓷材料的特性1.高介电常数：中介电常数高q值微波介质陶瓷材料具有高介电常数，可以增加电场的聚集效应，从而提高电磁波的传播速度和能量转换效率。
2.高q值：中介电常数高q值微波介质陶瓷材料具有高品质因子，即能够存储更多的电磁波能量并减少能量的损耗。
这使得材料在高频率下能够实现低损耗的电磁波传输。
3.低损耗：中介电常数高q值微波介质陶瓷材料具有低损耗特性，能够减少电磁波的能量损失，提高传输效率。
4.稳定性好：中介电常数高q值微波介质陶瓷材料在高温、高湿度等恶劣环境下仍能保持稳定的电磁性能，具有较好的耐久性。
中介电常数高q值微波介质陶瓷材料的制备方法中介电常数高q值微波介质陶瓷材料的制备方法通常包括以下几个步骤：1.原料选择：选择具有高介电常数和低损耗的陶瓷材料作为主要原料，如氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）等。
2.材料配比：根据所需的介电常数和q值要求，对各种原料进行适当的配比，以获得预期的材料性能。
3.粉体制备：将所选原料进行粉碎、混合和球磨等处理，以获得均匀的粉体。
4.成型：将粉体通过压制、注塑等方式进行成型，以得到所需形状的陶瓷坯体。
5.烧结：将成型后的陶瓷坯体进行高温烧结处理，使其颗粒之间发生结合，形成致密的陶瓷材料。
BaO-Ln_2O_3-TiO_2系高介电常数微波介质陶瓷的研究进展
BaO-Ln_2O_3-TiO_2系高介电常数微波介质陶瓷的研究进
展
高旭芳;丘泰
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2008(27)6
【摘要】简要叙述了BaO-Ln2O3-TiO2系微波介质陶瓷的结构研究情况,介绍了近年来该体系不同离子A、B位取代对微波介电性能的影响,最后提出了该材料需要进一步解决的问题和发展前景。
【总页数】6页(P1175-1179)
【关键词】微波介质陶瓷;BaO-Ln2O3-TiO2;类钨青铜结构
【作者】高旭芳;丘泰
【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.1
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1.高介电常数微波介质陶瓷的发展及研究现状 [J], 黄永峰;李谦;黄金亮;龙永强;殷镖
2.高介电常数微波介质陶瓷及其低温烧结的研究进展 [J], 李月明;张华;洪燕;王竹梅;沈宗洋
3.钡镧钛系高介低损耗微波介质陶瓷研究进展 [J], 王耿;傅邱云;张芦;施浩;田帆
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5.高介电常数微波介质陶瓷的研制及其同轴型滤波器的仿真 [J], 罗春娅;黎慧;顾豪爽;马智超;胡明哲
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高介电常数微波介质陶瓷材料[发明专利]
专利名称：高介电常数微波介质陶瓷材料专利类型：发明专利
发明人：艾瑞克·P·K,吕文中,汪小红
申请号：CN200510018239.2
申请日：20050202
公开号：CN1673179A
公开日：
20050928
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：高介电常数微波介质陶瓷材料，涉及通讯系统中的介质谐振器、滤波器等微波元器件用的高介电常数微波介质陶瓷材料，目的是保持高介电常数的同时提高材料品质因数，同时在一定范围内具有希望得到的任何谐振频率温度系数；本发明以uCaO－vLnO－wLiO－xTiO系微波介质陶瓷材料为主料，各组分的含量分别是：10.0mol.％≤u≤20.0mol.％，10.0mol.％≤v≤15.0mol.％，5.0mol.％≤w≤15.0mol.％，55.0mol.％≤x≤65.0mol.％，u+v+w+x＝100mol.％，Ln＝Sm；其特征是在所述主料中掺入0.5～10wt.％的LiBiTiO；X射线衍射分析结果，所有组分都形成单一的钙钛矿相。
本发明通过添加LBT，在1200～1400℃之间调节烧结温度可以得到温度稳定性好，而且介电常数、品质因数和烧结温度均能系列化的微波介质陶瓷材料。
申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
代理人：方放
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第16卷第4期功能材料与器件学报V o l 16,N o 42010年8月J OURNA L O F FUNCT IONA L M ATER I ALS AND DEV ICESAug .,2010文章编号:1007-4252(2010)04-0299-06收稿日期:2009-03-28; 修订日期:2009-11-03作者简介:罗春娅(1979-),女,湖北宜昌人,讲师,硕士研究生,主要研究方向:微波介质器件(E -m a i:l l uo-chunya @hgnu .edu .cn).通讯作者:胡明哲(1974-),男,湖北武汉人,副教授,博士,主要研究方向:微波材料与器件(E -ma i:l m zhu74@hubu .edu .cn).高介电常数微波介质陶瓷的研制及其同轴型滤波器的仿真罗春娅1,黎慧2,顾豪爽1,马智超1,胡明哲1(1.湖北大学物理与电子技术学院,武汉430062;2.广东省东莞市质量技术监督局,东莞523120)摘要:本文研制了一种由双镧系元素组成的Ba O-Ln 2O 3-T i O 2(BLT )系高介电常数、低损耗材料,并以该材料为基础,设计并研究了其独石型同轴滤波器。
滤波器采用新颖的凹槽式电感耦合和一端金属面短路的 /4结构。
利用HFSS 高频仿真软件对该滤波器的传输特性进行了仿真,表明其具有中心频率为1.83GH z 、带宽43MH z 、插入损耗小于0.5dB 、带内纹波为1.5dB 的优异的通带特性。
关键词:BLT 系微波介质材料;同轴型带通滤波器;耦合结构;H FSS 仿真中图分类号:F16.6 文献标识码:AH igh dielectric constantm icro wave dielectric cera m icssim ulation and research of coaxial filterL UO Chun ya 1,LI H u i 2,GU H ao shuang 1,MA Zh i chao 1,HU M ing zhe1(1.Faculty of Physics and E lectronic Technology ,H ubeiUniversity ,W uhan 430062,Ch i n a ;2.Bureau o f Quality and Techno l o gy Super v isi o n o fDongguan C ity i n Guangdong Prov i n ce ,Dongguan 523120,Chi n a)Abst ract :A ne w k i n d o f h i g h dielectric constan,t l o w die lectric l o ss m icr ow ave cera m icsw as syn t h esized based on B a O-Ln 2O 3-T i O 2(BLT)syste m,where Ln represents double Lansile m ele m ents .Em ploy ing the ne w m ateria,l a coax ial m onoblock m icro w ave filter w as designed and i n vesti g ated .The filter m ade The resonators are coup led w ith a nove l str ucture and the length w as /4,one end w as short circu i.t H F SS so ft w are w as used to si m ulate the properties o f t h e band-pass filter and resu lts sho w ed t h at the coax i a l filter possessed an excellent band pass properti e sw ith its center frequency at 1.83GH z ,t h e band w idth o f 43MH z ,the i n sertion l o ss o f less than 0.5dB and the band pass ripple o f being 1.5dB .K ey w ords :BLT m icro w ave die lectric m a teria;l coax ial band-pass filter ;coup ling str ucture ;HFSS si m u lation0 前言随着目前移动通讯技术的迅猛发展,微波介质滤波器不断小型化的趋势对介电材料的介电常数、介电损耗和温度稳定性都提出了越来越严格的要求。
由于Ba O-Ln2O3-T i O2三元系(其中Ln为镧系元素)微波介质陶瓷具有高的介电常数和低的介电损耗,因而引起了国内外学者广泛的研究兴趣[1-3]。
该三元系陶瓷具有类钙钛矿钨青铜结构,其固溶体的化学式通常可表达为B a6-3x Ln8+2x T i18 O54,其中当Ln为La元素时,体系的介电常数可超过100[2],非常有利于微波器件的小型化,但其偏大的正谐振频率温度系数却使器件难以满足实用化要求。
而当Ln为Sm元素时,BLT体系刚好具有负的谐振频率温度系数[4],因此有可能通过调整两种镧系元素的含量而把BLT体系制备成即具有高介电常数,又具有零温度系数的实用化陶瓷。
同轴型滤波器是一种导行TE M模式电磁波的梳状线滤波器,在这种结构中,电磁波在金属化短路端发生反射,并与开路端电磁波叠加形成沿Z轴的驻波振荡。
再将几个同轴谐振器通过耦合结构耦合,就能构成带通滤波器传输电磁能量。
耦合结构有多种[5,6],常见的主要是:外加电容板耦合,孔耦合及利用阶跃阻抗结构产生电容耦合等,本文采用的是一种利用谐振孔间的半圆型凹槽产生负载电感耦合的新颖耦合方式。
本文利用双镧系元素复合改性的Ba O-Ln2O3 -T i O2系高介电常数陶瓷为介质,采用凹槽感性耦合的四分之一波长同轴型滤波器结构,利用HFSS 高频仿真软件对该滤波器的微波特性进行了研究,并探讨了凹槽耦合结构的尺寸对滤波特性的影响。
1 实验方法采用高纯BaCO3(99.0%)、Ln2O3(>99.5%)和T i O2(99.0%)粉体为原料,按照所需化学式的比例进行称量配料,以传统陶瓷工艺为制备手段,其中预烧制度为1250 下保温2h,烧结制度为在1340 的空气中保温3~7小时。
陶瓷样品的密度采用质量除以表观体积测量(表观密度)。
样品的晶体结构和物相组成采用XRD(BRUKE,D8)测试,X射线源采用Cu靶K 1射线,其波长为0.15406nm,扫描范围为20到70。
样品表面经抛光后采用H akk i-Co le m an方法测量微波介电性能,其中谐振频率温度系数在20-90 条件下获得。
采用H FSS仿真软件对滤波器的微波特性进行了研究。
2 实验结果与讨论2.1 BLT介质材料图1示出了BLT陶瓷烧结温度、保温时间和其表观体密度之间的关系。
可以看出,陶瓷密度随烧结温度、保温时间的变化规律类似,都是先增加后减小。
陶瓷烧结动力学的研究表明[11],保温时间和烧结温度在一定范围内可相互等效。
当陶瓷保温时间较短时,晶粒生长往往不充分、不致密,晶界处的残留气孔会造成陶瓷密度的降低,而烧结温度过高的又会使陶瓷体内发生晶粒的异常长大,晶界处累积的应力难以释放而导致微裂纹的产生[12]。
另外,高温时过快的晶界迁移速度也不利于气孔的排出,这些闭气孔和微裂纹的存在也会导致陶瓷密度的下降[12]。
因此,本文最终确定的BLT陶瓷的烧结制度为1340 ,保温4.5小时。
此时陶瓷的表观密度为5.667g/c m3,达到其XRD理论密度的96.8%。
F i g.1 R e l a ti ons h i p bet ween s i nter i ng te m pe ra t ure and apparent densiti es i n BLT cera m i cs图1 BLT系陶瓷烧结温度和表观密度间的关系图图2为烧结温度1340 ,不同保温时间下BLT 样品的扫描电镜图片。
从照片中可以看到BLT样品的陶瓷结构比较致密,有明显的长棒状晶粒,三个陶瓷晶体的生长均未观察到杂相,是典型的类钙钛矿晶体的显微结构形貌。
在保温3小时时,晶粒生长较为不规则,但气孔较少,当保温时间变为4.5小时,气孔进一步减少,晶粒进一步长大,且比较均匀,形状比较一致,此时样品的密度达到最大。
继续延长保温时间,晶粒进一步长大,但长大的程度不够规则,出现一些气孔,将对微波介电特性有一些影响。
图3为BLT陶瓷在1340 、4.5小时烧结条件下的XRD图谱。
由XRD图谱可知BLT陶瓷形成了300 功能材料与器件学报 16卷F ig .2 Scanning e lectron m i croscopy o f BLT cera m i cs si nte red at 1340 for 3h ,4.5h and 7h图2 BLT 系陶瓷在1340 随随保温时间变化的扫描电镜图单一的钨青铜固溶体,在XRD 探测范围内无任何杂相。
其XRD 图谱可用正交晶系,Pbnm (N o .62)空间群指标化[2,13],且由3强峰(151)、(321)及(141)估算的晶胞参数为a=1.21048nm,b=2.22765nm,c=0.76931n m 。
由其c 轴的长度,可以推测BLT 陶瓷中的T i O 6八面体发生了一定程度的扭转与倾斜,使晶胞在c 轴方向的平移周期变成氧八面体高度的两倍,这种c 轴加倍的超晶格结构将对晶体的介电常数和温度系数等参数产生重要影响。
表一示出了1340 烧结条件下,陶瓷的介电常数 r 、品质因数Q f 和谐振频率温度系数!f 与保温时间之间的变化关系。
F i g .3 XRD pattern o f the BLT sa m ple si ntered at 1340 f o r4.5h图3 BLT 陶瓷1340 、4.5小时烧结时的XRD 图谱表1 陶瓷密度和其介电性能随其保温时间(1340 )的变化关系T able 1 A ppearent dens i ty and d i e lec tric properti es of t he BLT cera m ics VS si nter i ng ti m e 性 能保温时间(h)密度(g /c m 3) r Q*f(GH z)T E011模频率(GH z)!f(pp m / )3.05.60479.0643503.413617.144.55.66779.6572803.696013.467.05.56278.0662803.5756-0.78可以看出,在1340 的烧结条件下,随烧结时间的延长,陶瓷的介电常数 r 、品质因数Q f 都是随烧结时间先增加后降低。