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隔离器是一种具有微波单向传输特性的器件,是各类微波分系统不可缺少的组成部分。吸收负载的作用就是将多余的微波吸收掉,稳定系统信号,是隔离器的关键元件,隔离器的特性,如工作频率、带宽、隔离度、功率容量和体积等,很大程度上决定于匹配负载的特性,由于寄生电容的影响,高频隔离器往往需要吸收体作为负载。目前的体吸收负载多采用磁性金属粉与有机树脂的复合物,由于树脂材料的吸收损耗低、热稳定性差,大大限制了吸收体的性能。本研究将传统的陶瓷制备技术引入到隔离器微波吸收负载中,利用陶瓷的耐热性好、击穿电压高的优点,以克服目前以羰基铁粉为吸波剂的树脂复合材料吸收损耗低、击穿电压低、耐热性不够的弱点,采用陶瓷烧结工艺制备了不同的隔离器用陶瓷吸收体。本论文的研究主要包括了以下几个方面:
M型Ba铁氧体陶瓷的研究。采用不同的粉料制备方法研究了不同烧结制度下制备的铁氧体陶瓷的微观结构及微波吸收性能。结果表明采用溶胶。凝胶自燃烧法制备铁氧体粉末,陶瓷的最佳烧结制度为1200℃-8h;采用固相法合成粉末,最佳烧结制度为1250℃-4h;溶胶-凝胶自燃烧法合成的粉末制备的陶瓷样品吸波性能优于固相法制备的样品,吸收损耗峰值和频率分别为9.6dB/mm和12.4GHz,而后者在10.2GHz达到5.0dB/mm的最佳值。此外,笔者还对M型Ba铁氧体做了Co2+/Ti4+掺杂改性研究,并得出掺杂Co2+/Ti4+并不能提高M型Ba铁氧体陶瓷的微波吸收性能的结论。
钛酸钡陶瓷的研究。采用固相合成法制备了掺杂Sb3+的BaTiO3陶瓷吸收体,研究了Sb3+的掺杂及其含量对钛酸钡陶瓷结构和微波吸收特性的影响。研究发现不同掺杂量的Sb3+使BaTiO3的四方性减弱,随着掺杂量的增加,晶格常数c减小,c/a趋近于1;掺杂Sb3+能改善BaTiO3材料在低频段的微波吸收特性,在4.1GHz处,达到了2.59dB/mm的峰值。当频率在8~14GHz范围内时,掺杂Sb3+样品的反射损耗并未提高,反而有所下降。
M型Ba铁氧体与钛酸钡复合陶瓷的研究。使用不同的复合技术制备了M型Ba铁氧体与钛酸钡复合陶瓷,研究了不同的制备方法对复合陶瓷的微观结构、形貌特征及其微波吸收性能的影响。结果表明采用0-3复合和2-2复合制备的陶瓷样品M型Ba铁氧体与钛酸钡二者都未发生反应生成新的物质,0-3复合制备的陶瓷样品晶粒大小分布均匀,致密度高,2-2复合的陶瓷样品晶粒较小,层与层结合处及每层都存在着大量的空隙,致密度较差;0-3复合制备的陶瓷样品其微波吸收损耗比相同烧结制度下制备的M型Ba铁氧体和钛酸钡二者都大,并且在9.7GHz处达到8.73dB/mm的峰值,采用2-2复合制备的陶瓷样品其微波吸收损耗并未增加。