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《厦门大学》 2009年
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利用微波能量原理的微波介质陶瓷应用研究

郑建森  
【摘要】: 微波陶瓷介质谐振器具有体积小、重量轻、损耗低、温度稳定性好、价格便宜等优点,不仅有利于微波射频电路的集成化,是现代通信设备小型化、集成化的关键部件,而且近年来微波介质陶瓷在微波通讯领域的应用日趋广泛,但在微波加热方面的应用潜能尚未得到有效挖掘。本论文利用微波能量原理,先从材料的合成与制备角度出发,采用传统的固相法合成制备可低温烧结的Ba_5(Nb_(0.85)Sb_(0.15))_4O_(15)陶瓷和中介电常数的Ca_(0.65)Ti_(0.65)La_(0.35)Al_(0.35)O_3陶瓷,研究烧结助剂和工艺因素等对陶瓷结构与微波介电性能的影响,然后从器件设计和制造工艺方面,以本课题组承担完成的国家863计划项目“新型微波介质陶瓷材料与元件研制”为研究基础,探讨微波介质陶瓷在移动通讯和微波加热方面的应用。 首先采用微量添加H_3BO_3、MnCO_3和CeO_2烧结助剂对Ba_5(Nb_(0.85)Sb_(0.15))_4O_(15)陶瓷(简称BSN陶瓷)进行低温烧结,并对其烧结行为、显微结构和微波介电性能进行研究。实验表明:当添加1.0wt%的H_3BO_3和0.15wt%的MnCO_3时,BSN陶瓷在940℃烧结取得较佳微波介电性能:ε_r=29.28,Q×f=17,113GHz,τ_f=+10.34ppm/℃;当添加1.0wt%的H_3BO_3和0.15wt%-0.75wt%的CeO_2,烧结温度可控制在900-940℃,BSN陶瓷的微波介电性能可调控在ε_r=28-31,Q×f=16,000-23,000GHz,τ_f=+8~+18ppm/℃。还研究微量添加CuO和MnCO_3烧结助剂对Ca_(0.65)Ti_(0.65)La_(0.35)Al_(0.35)O_3陶瓷(简称CTLA陶瓷)的烧结行为、微观形貌和微波介电性能的影响。结果表明:当添加0.75wt%的CuO/MnCO_3,在1320℃烧结2h时,CTLA陶瓷获得优良的微波介电性能:ε_r≈43,Q×f=32,800GHz,τ_f≈+10ppm/℃,有效地降低了纯CTLA陶瓷的烧结温度且保持良好的微波性能,即ε_r值变化不大,Q×f值保持良好,且τ_f值在±10ppm/℃之内。 其次以低介电常数MgTiO_3-CaTiO_3微波介质陶瓷为材料,采用丙烯酰胺体系凝胶注模成型工艺成功制备出微波陶瓷基板应用于两款RFID陶瓷天线,并对比干压成型与凝胶注模成型工艺对样品微波介电性能的影响;以中介电常数CTLA和Ba(Mg_(0.2/3)Zn_(0.8/3)Nb_(2/3))微波介质陶瓷为材料,利用微波能量原理,提出一种采用激光微调刻蚀提高制作微波陶瓷介质谐振器合格率的方法,并用该方法尝试制作出卫星天线用的微波陶瓷谐振器。 最后,以本课题组承担完成的国家863计划项目“新型微波介质陶瓷材料与元件研制”为研究基础,将相关成果积极转化到微波产品开发应用中,涉及到的微波介质陶瓷主要有BaO-La_2O_3-TiO-2、Ba(Mg_(0.2/3)Zn_(0.8/3)Nb_(2/3))和MgTiO_3-CaTiO_3,针对微波炉的热效率和加热均匀性问题,借助微波能量原理,解决均匀高效解冻等技术问题。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ174.1

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【引证文献】
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【同被引文献】
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