西安交大周迪教授團隊在微波介質陶瓷相關領域取得進展

中國粉體網訊  微波介質陶瓷是近幾十年發展起來的一種新型功能陶瓷材料，可應用于微波頻段（主要是300MHz～30GHz）電路中作為介質材料并完成一種或多種功能，是制造濾波器、諧振器、振蕩器、移項器等微波元件的關鍵材料。

隨著微波電子工業的迅速發展，在實用電路中對微波元器件提出了新的要求。現代移動通訊和衛星通訊系統的設計者把目標集中在縮小電路的尺寸以及提高其性能上。這就要求微波介質陶瓷應具有高的介電常數ε_r，高的品質因數 (低的介電損耗 )，溫度系數τ_f要接近于零或可調節。

RENbO₄陶瓷的介電性能與B^-位離子半徑的關系（★代表SNCMo@0.18陶瓷）及介質諧振器原型器件

近日，西安交通大學周迪教授團隊采用Ca²⁺/Mo⁶⁺離子對單斜褐釔鈮礦結構SmNbO₄陶瓷進行Sm/Nb^-位離子的同時取代，發現該體系在0.15≤x<0.375范圍內為單斜褐釔鈮相，0.375≤x≤0.7范圍內為四方白鎢礦，表明A位離子半徑的增加有效地促進了鐵彈相變（單斜褐釔鈮→四方白鎢礦，x=0.375），并加強了四方白鎢礦結構的穩定性。SNCMo@x陶瓷ε_r具有組分依賴性，分布在12.0-17.7之間。[BO₄]多面體的扭曲是造成諧振頻率溫度系數（TCF）由負轉正和品質因數Q×f不規則行為的主要原因。SNCMo@0.18陶瓷實現了最佳的微波介電性能（ε_r~17.1，Q×f~52，800GHz（@~8.8GHz），TCF~‒1.4ppm/℃）。這項工作證明了A/B陽離子同時取代可以有效調節RENbO₄材料中[BO₄]多面體的畸變，從而進一步調節微波介電性能。

微波電路的介質諧振器件是微波介質陶瓷最主要的應用。在該工作中SNCMo@0.18陶瓷被設計成圓柱形介質諧振器天線（CDRA），在中心頻率（7.75GHz）處具有較高的輻射效率（97.1%）和增益（5.96dBi），結合其極低的損耗和良好的溫度穩定性，SNCMo@0.18陶瓷有望在X-波段衛星通信（7.62-7.89GHz）中獲得應用。

該工作以《基于新型低損耗溫度穩定型(Sm_1-xCa_x)(Nb_1-xMo_x)O₄(x=0.15-0.7)微波陶瓷的衛星通訊用介質諧振器天線設計與制備》（Design and Fabrication of a Satellite Communication Dielectric Resonator Antenna with Novel Low loss and Temperature Stabilized (Sm_1-xCa_x)(Nb_1-xMo_x)O4(x=0.15-0.7) Microwave Ceramics）為題發表在國際期刊《材料化學》（Chemistry of Materials）上。

信息來源：西安交通大學

（中國粉體網編輯整理/山川）

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