Li基LTCC介电陶瓷材料及微波器件研究

发布时间：2017-06-14 04:04

  本文关键词：Li基LTCC介电陶瓷材料及微波器件研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着移动通信的高速发展,通信基站的需求和性能也不断提高。对于应用于通信基站的中高介陶瓷材料提供了新的机遇,中高介陶瓷对于微波器件小型化,集成化,低损耗化提供了方向。因此研究具有高度集成化,高度稳定性的LTCC陶瓷材料具有很强的现实意义。Li2ZnTi3O8是一种介电常数在25左右具有良好的微波介电性能,温度稳定性好的陶瓷,但是它的突出缺点是烧结温度过高,烧结温度为1200℃,为了让它应用于LTCC生产,必须降低其烧结温度,使其能在900℃左右烧结并不显著降低其微波性能。为了研究Li2ZnTi3O8在低温下的烧结特性和微波介电性能,本文采用了三种玻璃对其进行降烧,分别是LBSCA,BBSZ和BBZ。通过对不同掺杂量分析物相组成、微观结构和微波介电性能,确定性能最好的一组。Li2ZnTi3O8+xwt%LB SCA(x=0.5-2.5),当x=1.5时,陶瓷在900℃烧结3小时表现出微波性能最好,其微波性能为εr=23, Q*f=39762(f=8.010GHz),ρ=3.59 g/cm3, τf=-13.75 ppm/℃。运用上面同样的方法,分别用玻璃BBSZ和BBZ掺杂,进一步分析其降烧作用,当x=0.5～2.0时,陶瓷材料呈现不同的性能。分别为当掺杂x=0.5wt%BBSZ,陶瓷表现出最好的性能,其微波介电性能为εr=25.,Q*f=32475(f=7.805GHz),ρ=3.42 g/cm3,τf=-14.8ppm/℃。当掺杂x=0.5wt%B BZ,陶瓷表现出最好的性能,其微波介电性能为： εr=20.01,Q*f=19673(f=8.370GHz),ρ=3.38g/cm3,τf=-15.4 ppm/℃。最后为了满足材料的谐振频率温度系数,采用Ti02和CaTiO3两种正温度系数进行调节,选用三组中性能最好的Li2ZnTi3O8+1.5wt%LBSCA在900℃下烧结。分别加入3.5wt%TiO2和2wt%CaTiO3,调节后其性能分别为：τf=+2.8ppm/℃,Q*f=27854和τf=-3.2ppm/℃,Q*f=32048。最后,基于自己开发的低损耗微波介质陶瓷材料Li2ZnTi3O8,设计并仿真了一款小型化带状线滤波器,在HFSS中分别进行了结构仿真和电磁仿真,其仿真性能结果为：中心频率3.0GHz,带宽400MHz,带内插损2.3dB,驻波比1.3,带外低端抑制40dB,带外高端抑制18dB。
【关键词】：Li_2ZnTi_3O_8 微波陶瓷 LTCC 玻璃 小型化滤波器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN61;TQ174.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 概述10-15
• 1.1.1 LTCC技术介绍10-12
• 1.1.2 微波介电陶瓷简述12-15
• 1.2 论文研究背景15-16
• 1.3 国内外研究现状16-17
• 1.4 本论文研究的主要内容17-19
• 第二章 Li_2ZnTi_3O_8陶瓷的主要特性分析19-24
• 2.1 Li_2ZnTi_3O_8介电陶瓷材料的主要特点19
• 2.2 Li_2ZnTi_3O_8介电陶瓷材料的关键特性参数19-22
• 2.2.1 介电常数ε_r19-21
• 2.2.2 品质因数Q21-22
• 2.2.3 谐振频率温度系数τ_f22
• 2.3 Li_2ZnTi_3O_8陶瓷烧结的影响因素22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 Li_2ZnTi_3O_8介电陶瓷的制备方法与测试24-31
• 3.1 Li_2ZnTi_3O_8介电陶瓷的制备24-28
• 3.1.1 Li_2ZnTi_3O_8制备所需原料24-25
• 3.1.2 Li_2ZnTi_3O_8陶瓷制备的工艺步骤25-27
• 3.1.3 Li_2ZnTi_3O_8陶瓷制备及测试所需仪器27-28
• 3.2 Li_2ZnTi_3O_8介电陶瓷的表征与测试28-30
• 3.2.1 Li_2ZnTi_3O_8的相对密度测试28-29
• 3.2.2 Li_2ZnTi_3O_8的物相分析29
• 3.2.3 Li_2ZnTi_3O_8微观形貌分析29
• 3.2.4 Li_2ZnTi_3O_8的介电性能测试分析29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 玻璃对Li_2ZnTi_3O_8陶瓷的性能影响分析31-47
• 4.1 研究方法与实验步骤31-32
• 4.1.1 实验研究方法31
• 4.1.2 实验步骤31-32
• 4.2 LBSC A玻璃对Li_2ZnTi_3O_8陶瓷性能的影响32-36
• 4.2.1 LZTLB系微波陶瓷的制备32
• 4.2.2 结果与讨论32-36
• 4.3 BBSZ玻璃对Li_2ZnTi_3O_8陶瓷性能的影响36-39
• 4.3.1 LZTBBS系微波陶瓷的制备36-37
• 4.3.2 结果与讨论37-39
• 4.4 BBZ玻璃对Li_2ZnTi_3O_8陶瓷性能的影响39-42
• 4.4.1 LZTBBZ系微波陶瓷的制备39-40
• 4.4.2 结果与讨论40-42
• 4.5 Li_2ZnTi_3O_8+1.5wt%LBSCA温度系数的调节42-45
• 4.5.1 Li_2ZnTi_3O_8+1.5wt%LBSCA+zwt%CaTiO3温度系数调节43-44
• 4.5.2 Li_2ZnTi_3O_8+1.5wt%LBSCA+zwt%TiO2温度系数调节44-45
• 4.6 本章小结45-47
• 第五章 基于Li_2ZnTi_3O_8陶瓷的小型化无源滤波器研究47-59
• 5.1 引言47
• 5.2 滤波器的基本概念47-51
• 5.2.1 滤波器的基本理论48-49
• 5.2.2 滤波器的关键参数49-51
• 5.3 带状线滤波器的概述51-52
• 5.4 小型化带状线滤波器的设计与仿真52-57
• 5.4.1 滤波器的设计背景和指标52-53
• 5.4.2 滤波器的设计53-55
• 5.4.3 滤波器的仿真及结果55-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第六章 结论与展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 研究生期间所获得的成就64-65

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