Ba(Zn1-3Ta2-3)O3微波介質(zhì)陶瓷的改性及其應(yīng)用研究.pdf

1、目前，隨著無(wú)線通信向高頻化發(fā)展，要求微波濾波器具有小型化、高頻化、集成化等特點(diǎn)。Ba(Zn1/3Ta2/3)O3（BZT）陶瓷具有介電常數(shù)高、品質(zhì)因數(shù)高、諧振頻率溫度系數(shù)低等微波介電性能，被廣泛用于微波器件和電路中。眾所周知，BZT陶瓷的理論品質(zhì)因數(shù)較高(Q=14000)，但是其燒結(jié)溫度高達(dá)1600℃，燒結(jié)過(guò)程中大量ZnO揮發(fā)，導(dǎo)致Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷微波介電性能變差，特別是品質(zhì)因數(shù)遠(yuǎn)小于理論值?；诖耍菊撐脑趯?duì)相關(guān)文

2、獻(xiàn)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)燒結(jié)品質(zhì)因數(shù)較高的Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷，進(jìn)一步制作了BZT陶瓷基板，最后通過(guò)ADS仿真設(shè)計(jì)和微細(xì)加工工藝，制備了可以應(yīng)用于C波段(4～8 GHz)的微帶線濾波器。
　　論文研究了BZT陶瓷的固相燒結(jié)工藝，重點(diǎn)討論了摻雜低熔點(diǎn)化合物對(duì)降低BZT陶瓷的燒結(jié)溫度，提高其品質(zhì)因數(shù)的作用。研究結(jié)果表明：（1）通過(guò)固相燒結(jié)法制備未摻雜的Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷，燒結(jié)溫度為1600℃，體密

3、度ρ=7.015g/cm3，微波介電性能為：r=29.6，Q×f=96000GHz（12GHz頻率下），f=0.5×10-6/℃。（2）Ca-B-Si可以將Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷的燒結(jié)溫度降低到1150℃，但是Ca-B-Si微晶玻璃疏松的結(jié)構(gòu)使BZT陶瓷的微波損耗增大，品質(zhì)因數(shù)因此降低，Q×f=80000GHz。（3）低熔點(diǎn)外摻物MnCO3可以將Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷的燒結(jié)溫度降低到1250℃，并能抑制ZnO

4、的揮發(fā)，提高B位離子1：2的有序度和品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)MnCO3的含量為1％時(shí)，BZT陶瓷樣品的微波介電性能為：r=32.78，Q×f=149000GHz，f=-0.14×10-6/℃。（4）摻雜ZrO2后，Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷的燒結(jié)溫度降低到1300℃。當(dāng)ZrO2的摻雜量為4mol%時(shí)，Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷樣品具有較好的微波特性：r=34.79，Q×f=124000GHz,f=0.31×10-6/℃。

5、　　論文研究了微帶線濾波器的設(shè)計(jì)和制作。首先選擇摻雜1%的MnCO3燒結(jié)Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷，并把BZT陶瓷做成介質(zhì)基板。通過(guò)仿真軟件ADS設(shè)計(jì)了一個(gè)4階微帶線平行耦合帶通濾波器，生成CAD版圖，然后通過(guò)微細(xì)加工工藝制作了微帶線濾波器，最后經(jīng)過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Agilent E8463A對(duì)濾波器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：濾波器的中心頻率f0=5.6GHz，通帶帶寬為200MHz，插入損耗小于3dB，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)了小型