新型低损耗微波介质材料及器件研究

论文摘要

随着无线通信技术的迅猛发展,低损耗系微波介质材料及其相应器件成为世界范围内科学家和企业家关注的焦点。与其它类型的微波器件相比,采用微波介质陶瓷材料来制作微波滤波器及微带贴片天线,具有体积小、重量轻,能与载体共形,性能多样化,适合大规模的生产的诸多优势,在未来的信息时代具有广阔的应用前景。本文首先从高介电常数BaO-Ln2O3-TiO2系材料的制备出发,研究了BaO-La2O3-Nd2O3-TiO2系和BaO-Sm2O3-Nd2O3-TiO2-Al2O3两类微波介质陶瓷材料的烧结特性、微波介电特性,获得了制备最佳BLT材料的条件。在此基础上,分别采用槽耦合结构和阶跃阻抗耦合结构设计了基于上述材料的微波滤波器,并通过高频结构模拟器HFSS仿真了滤波器的微波特性。采用传统的固相法,在ZnO-Nb2O5掺杂的情况下优化出高Q值、频率温度系数稳定的CaTiO3-MgTiO3（95MCT）陶瓷。该材料具有低的介电常数（20左右）,高的品质因数,适于微带贴片天线领域的应用。采用HFSS仿真的方法,建立了以上述介质为基片的,中心频率为2.45GHz的微带贴片天线的物理模型,对该矩形贴片天线进行了优化,成功得出了方向图、驻波比、增益等特性曲线。矩形贴片的边长对中心频率的影响较大,利用原始公式计算出的结果通常小于实际天线的谐振频率,因此需要对该结果进行优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微波陶瓷器件的发展及其国内外概况
• 1.2 微波介质滤波器的发展与现状
• 1.3 微波介质天线的研究现状及其发展趋势
• 1.4 论文的研究目的意义与主要内容
• 2O₃-TiO₂系材料的研制与表征'>第二章 低损耗BaO-Ln₂O₃-TiO₂系材料的研制与表征
• 2O₃-TiO₂高介电常数微波介电材料的制备与表征'>2.1 BaO-Ln₂O₃-TiO₂高介电常数微波介电材料的制备与表征
• 2O₃-Nd₂O₃-TiO₂-Al₂O₃五元系高介电常数低损耗材料的制备与表征'>2.2 BaO-Sm₂O₃-Nd₂O₃-TiO₂-Al₂O₃五元系高介电常数低损耗材料的制备与表征
• 本章小结
• 2O₃-TiO₂系材料的微波滤波器的设计'>第三章 基于BaO-Ln₂O₃-TiO₂系材料的微波滤波器的设计
• 3.1 新型耦合结构的同轴型滤波器的设计
• 3.2 阶跃阻抗同轴介质滤波器的设计
• 本章小结
• 3-MgTiO₃微带天线基片材料研究'>第四章 CaTiO₃-MgTiO₃微带天线基片材料研究
• 3-MgTiO₃陶瓷的制备'>4.1 CaTiO₃-MgTiO₃陶瓷的制备
• 3-MgTiO₃陶瓷的性能表征'>4.2 CaTiO₃-MgTiO₃陶瓷的性能表征
• 3-MgTiO₃陶瓷的改性研究'>4.3 CaTiO₃-MgTiO₃陶瓷的改性研究
• 本章小结
• 第五章 WiFi微带贴片天线的设计与仿真
• 5.1 微带贴片天线的基本分析方法及馈电方法
• 5.2 天线单元的设计
• 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 附件