论文部分内容阅读
目前,移动通信设备和微波系统正朝着小型化、高频化、高速化、集成化、低损耗化的方向发展。这对微波材料提出了更高的要求,因此开发低介电常数,低损耗的低温共烧(LTCC)用微波介质陶瓷具有很强的现实意义。CaWO4是近年来低介电常数微波陶瓷的一个研究热点,它的介电常数在10左右且具有较低的烧结温度和良好的微波介电损耗特性。为了研究Ca WO4在低温下的烧结特性和微波介电性能,本文尝试了两种低熔点氧化物对其进行降烧,分别是BCB和Li2WO4。二者的降烧机理大致相同,都是在烧结温度时呈现为液相,由于液相传质作用促进了Ca WO4晶粒的生长,使其在低温下能够烧结致密。研究发现BCB能将Ca WO4的烧结温度降低到875℃左右,并且在烧结温度下BCB可能发生蒸发,导致CaWO4晶粒表面出现一些凹点。随着x的增大,Ca WO4+x wt%BCB(0.6≤x≤1.4)的Q×f值出现先增大后减小的趋势。当x=1.2的时候陶瓷在875℃烧结2小时的情况下得到的微波介电性能为:εr=9.547,Q×f=6.07×104 GHz(f=13.77 GHz),τf=-41 ppm/℃。Li2WO4同样能够将Ca WO4的烧结温度降低到900℃,且随着添加量的增加,陶瓷整体的最佳烧结温度呈下降趋势。当x=0.1时,(1-x)CaWO4-xLi2WO4(0≤x≤0.14)陶瓷在900℃烧结2小时的情况下得到最佳的微波介电性能为:εr=9.002,Q×f=11.76×104 GHz(f=13.099GHz),τf=-55 ppm/℃,并且该陶瓷与Ag存在良好的兼容性。研究结果显示两种低熔点氧化物都能很好地降低CaWO4的烧结温度,且取得不错的微波介电性能。为了研究CaWO4-Li2WO4陶瓷样品TCF值调节问题,本文研究了两种复合正TCF值材料的方案,分别是添加TiO2和Ca TiO3。这两种材料分别对0.88Ca WO4-0.12Li2WO4(CLW)的TCF值进行了调节,使整体的TCF值保持在零左右。结果显示,TiO2的添加增加了样品的难烧结性,在低温下并未获得致密的烧结样品;而CaTiO3的引入虽然也引起了样品介电损耗的增加,不过损耗特性依然很好。当y=5时,CLW+ywt%CaTiO3样品在900℃下烧结2小时的TCF值为1.2 ppm/℃,Q×f值为5.63×104 GHz,介电常数为10.31。采用自己开发的低介低损耗的CLW+5wt%CaTiO3材料来设计并制作了一个GPS微带天线。通过仿真对比可以发现,该低损耗材料在单频点天线的设计上能提高天线的增益。并且在实际的测试结果中该天线具有良好的增益和圆极化性能。只不过由于采用简单的手工丝网印刷完成了辐射贴片和接地板的加工,工艺控制的不精确也导致了天线中心频率的测试结果和仿真值出现了偏差。天线在1.47GHz处S11=-17dB,带宽约为100MHz,最大辐射方向增益可达到2dB,在±50度范围内轴比小于3dB。