[发明专利]陶瓷材料及其制备方法、谐振器、滤波器及射频拉远设备

说明书

本发明提供了一种Ba₂Ti₉O₂₀基微波介质陶瓷材料及其制备方法、谐振器、滤波器及射频拉远设备，其中，介质陶瓷材料的制备方法包括步骤：制备混合料，混合料中至少包括Ba₂Ti₉O₂₀基陶瓷粉体和有机粘结剂；将混合料注射成型，得到坯体；将胚体先后进行非极性溶剂萃取脱脂和热脱脂；将热脱脂后的坯体进行烧结，以得到Ba₂Ti₉O₂₀基微波介质陶瓷。该制备方法，通过将Ba₂Ti₉O₂₀基介质陶瓷注射成型，可以得到具有密度和尺寸分布均匀、烧结后尺寸精度高的介质陶瓷材料，且材料成本低，制备工艺简单。与干压制备的谐振器相比，具有高的品质因数Q×f值和性能稳定性。

技术领域

本发明涉及介质谐振器的技术领域，具体是涉及一种微波介质陶瓷材料及其制备方法、谐振器、腔体滤波器及射频拉远设备。

背景技术

介质谐振器是一个最基本的微波元件，利用介质谐振器可以构成滤波器、振荡器和天线等微波电路，广泛应用于移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球定位系统、蓝牙技术、无线局域网等现代通信中，是现代通信技术的关键基础器件。应用于微波电路的介质谐振器，除了必备的机械强度外，还需满足如下介电性能要求：(1)在微波频率下具有相对较高的介电常数ε_r，一般要求ε_r>20，以便于微波器件小型化、集成化；(2)在微波谐振频率下具有极低的介电损耗，即很高的品质因数(Q×f)，以保证优良的选频特性和降低器件在高频下的插入损耗；(3)接近零的谐振频率温度系数(τ_f)，以保证器件在温度变化环境中谐振频率的高度稳定性。

Ba₂Ti₉O₂₀材料的介电性能：ε_r＝39，Q×f＝32000GHz，τ_f＝+2ppm/℃。也有人研究了掺杂物如Mn、Sn、Zr、Ca、Sr、Pb对Ba₂Ti₉O₂₀介电性能的影响。研究结果表明掺杂Mn、Sn、Pb会严重地降低Q×f值，而掺杂Zr、Ca、Sr则能增大Q×f值。

根据介质谐振器的性能要求，对Ba₂Ti₉O₂₀添加不同的化合物。目前制备Ba₂Ti₉O₂₀基介质陶瓷材料谐振器主要是干压成型法。引用的文献如下：

[1]H.M.O’Bryan,J.Thomson Jr,J.K.Plourde,A new BaO-TiO2 compound withtemperature-stable high permitivity and lowmicrowave loss,J.Am.Ceram.Soc.,57450-453(1974).

[2]J.K.Plourde,D.F.Lim,H.M.O’Bryan,J.Thomson Jr.,Ba2Ti9O20 as amicrowave dielectric resonator,J.Amer.Ceram.Soc.,58 418-420(1975).

目前利用干压法制备的Ba₂Ti₉O₂₀基介质陶瓷材料谐振器介电常数ε_r较低，不利于微波器件小型化、集成化；品质因数较低，从而介电损耗较高，谐振频率温度系数(τ_f)较高，无法保证器件在温度变化环境中谐振频率的高度稳定性。因此，利用干压法制备的Ba₂Ti₉O₂₀基介质陶瓷材料谐振器介电性能较差。