微波介電陶瓷

標籤: 暫無標籤

620

更新時間: 2013-08-30

廣告

微波介電陶瓷也稱作微波介質陶瓷,主要是指應用於微波頻段(主要是UHF、SHF頻段,300MHz~300GHz)電路中作為介質材料並完成一種或多種功能的陶瓷,是近年來國內外對微波介質材料研究領域的一個熱點方向。這主要是適應微波移動通訊的發展需求。

廣告

1 微波介電陶瓷 -簡介

微波介質陶瓷主要用於用作諧振器、濾波器、介質天線、介質導波迴路等微波元器件。可用於移動通訊、衛星通訊和軍用雷達等方面。隨著科學技術日新月異的發展,通信信息量的迅猛增加,以及人們對無線通信的要求,使用衛星通訊和衛星直播電視等微波通信系統己成為當前通信技術發展的必然趨勢。這就使得微波材料在民用方而的需求逐漸增多,如手機、汽車電話、蜂窩無繩電話等移動通信和衛星直播電視等新的應用裝置。以手機為例,2004年中國的手機年銷售量為6400萬部,而且中國手機市場將以每年20%的速度增長,在兩三年內銷售量將達到1億部。由此可見,微波介質陶瓷在商業應用上有極大的發展空間和市場。

2 微波介電陶瓷 -優點


微波介質諧振器與金屬空腔諧振器相比,具有以下一些優點:

(l)小型化(高介電常數εr)。眾所周知,微波設備實現小型化、高穩定及廉價的方式是微波電路的集成化。在微波電路集成化的進程中,金屬波導實現了平面微帶集成化,微波管實現了小型化。但是,微波電路中各種金屬諧振腔由於體積和重量太大,難以和微帶電路相集成,解決這一困難的出路在於使用微波介質陶瓷材料製作諧振器。已經知道,諧振器的尺寸和電介質材料的介電常數的平方根成反比。所以電介質材料的介電常數越大,所需要的電介質陶瓷塊體就越小,諧振器的尺寸也就越小。因此,微波介質陶瓷材料的高介電常數有利於微波介質濾波器的小型化,可使濾波器同微波管、微帶線一道實現微波電路混合集成化,使器件尺寸達到毫米量級,其價格也比金屬諧振腔低廉得多。一般要求>1O。

(2)高穩定性(接近於零的頻率溫度係數τf)。通信器件的工作環境溫度不可能一成不變。如果微波介質材料的諧振頻率隨溫度變化較大,濾波器的載波信號在不同的溫度下就會漂移,從而影響設備的使用性能。這就要求材料的諧振頻率不能隨溫度變化太大。溫度的實際要求範圍大致是-40℃-+100℃,在這個範圍內,材料的頻率溫度係數f不大於l0ppm/℃。目前,己實用化的微波介質陶瓷材料的頻率溫度係數可達0 ppm/℃,從而可以實現器件的高穩定性和高可靠性。

(3)低損耗(高品質因子Q)。濾波器的一個重要要求是插入損耗低,微波介質材料的介質損耗是影響介質濾波器插入損耗的一個主要因素。微波介質材料Q值與介質損耗tand成反比關係。Q值越大,濾波器的插入損耗就越低。

目前微波介質陶瓷已在攜帶型行動電話、汽車電話、無繩電話、電視衛星接收器、軍事雷達等方面被用來廣泛製造微波介質濾波器和諧振器,在現代通信工具的小型化、集成化過程中正發揮著越來越大的作用。

用於製作微波介質諧振器的微波介質陶瓷,是有別於一般電子陶瓷的,對其特殊要求如下:
① 高的介電常數,r在20~100之間,而且穩定性好;
② 在-50~+100℃溫區,頻率溫度係數f要小,保證其在30×10-6/℃以內;
③ 在微波頻段,介質損耗要小,tan<10-4,品質因數要高,Q≥10000。

因此評價微波介質陶瓷材料的主要技術參數或者性能指標是介電常數εr,諧振品質因數Q•f值和諧振頻率溫度係數τf。此外也要考慮到材料的傳熱係數、絕緣電阻和相對密度等因素。

廣告