微波介质陶瓷PPT课件
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微波介质陶瓷的应用
微波介质陶瓷（MWDC）是应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段，300MHz～300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是近年来国内外对微波介质材料研究领域的一个热点方向。
近年来，移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统（GPS）、蓝牙技术、无线局域网等现代通信技术得到了快速发展。
这些通信装置中使用的微波电路一般由谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线、微波集成电路基片等元件组成，微波介质陶瓷（MWDC）是其制备的关键基础材料。
用微波介质陶瓷制作的元器件具有体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点。
目前微波陶瓷材料和器件的生产水平以日Murata公司、德EPCOS公司、美Trans-Tech公司、Narda MICROW A VE-WEST公司、英Morgan Electro Ceramics、Filtronic等公司为最高。
其产品的应用范围已在300MHz～40GHz系列化，年产值均达十亿美元以上。
国外介质陶瓷材料发展具有综合领先水平的是日本、美国等发达国家。
日本在介质陶瓷材料领域中一直以全列化、产量最大、应用领域最广、综合性能最优，占据了世界电子陶瓷市场50％的份额。
美国在电子陶瓷的技术研发方面走在世界前列，但是产业化应用落后于日本，大部分技术停留在实验室阶段。
目前，美国电子陶瓷产品约占世界市场份额的30%，居全球第二位。
目前世界电子陶瓷的市场规模达到1300亿美元左右。
未来几年需求量每年将以15～20%的速度增长，到2015年需求量将突破2100亿美元。
我国特陶企业集中分布在北京、上海、天津、江苏、山东、浙江、福建、广东等沿海城市和地区以及华中部分城市地区，西南西北等偏远地区以原军工三线企业为主。
在我国电子陶瓷行业中，股份制和三资企业具有最强的竞争力。
国内微波介质陶瓷材料及器件的生产，在技术水平、产品品种和生产规模上与国外相比有较大差距。
我国特种陶瓷产业目前主要存在产业规模小、技术创新弱、研发投入少、品牌知名度不高、工艺和装备水平低、能耗高、融资困难、无序竞争等问题，特别是企业缺乏创新能力，产业缺乏创新平台，严重制约了特种陶瓷产业由量向质的飞跃提升。
陶瓷PPT
Ln
La
εr
106.5
Q·/GHz f
1161 6611 10010 10549
Τf/PPm•℃﹣1 +297 +150 +47 -12.9
x
Pr Nd
92
78 81
2/3
Sm
二 BLT系微波介质陶瓷的主要性能参数
介电常数εr 是表征微 观极化能 力的宏观量
谐振频率温度 系数τf表征的 是某一种谐振 模式下谐振频 率的温度特性
3
近年来湿化学法作为一种先进的制备方法 已经广泛应用于微波介质陶瓷的制备中,但 制备过程中工艺还不是很成熟
展望
1
从结构出发证明离子取代的具体位置,研究 结构和性能的关系,为新型微波介质陶瓷的 研究开发提供理论指导。 进一步提高介电常数。虽然BLT 系微波介质陶 瓷的介电常数已经很大,但是介电常数的提高将进 一步促进器件的小型化, 提高介电常数仍是目 前研究的主要方向之一。
BaO-Ln2O3-TiO2系微波介质 陶瓷的研究进展
学生：刘欢 学号：11S025028
LOGO
目录
1
2 3
微波介质陶瓷简介
BLT系陶瓷的主要性参数及影响因素 BaO-Ln2O3-TiO2系微波介质陶瓷的改性研究
4
存在的问题及展望
一 微波介质陶瓷
1.定义 微波介质陶瓷（MWDC）是指应用于微波频段（ 主要是UHF、SHF频段）电路中作为介质材料并 完成一种或多种功能的陶瓷，它是制造微波介质 滤波器、谐振器、介质天线及介质波导的关键材 料。 2. 分类 微波介质陶瓷包括钙钛矿、类钙钛矿、复合钙钛 矿、钛铁矿以及其它的体系, 其中具有钨青铜结 构的类钙钛矿BLT具有高的介电常数,品质因数高 、谐振频率温度系数近零,因而被广泛研究并应用 于实际的生产中。
功能陶瓷-电介质陶瓷和绝缘陶瓷-中介-微波介质陶瓷概要PPT课件
(VHF)， 厘米波段： λ =10cm-1cm，f=3GHz-30GHz，超高频段
(SHF)； 毫米波段： λ =1cm-1mm，f=30GHz-300GHz，极高频
段(EHF) 亚毫米波段： λ =1mm-0.1mm，f=300GHz-3000GHz，
极超高频段(SEHF)。
3
1.4.5 微波介质陶瓷 (Microwave dielectric ceramics)
10
1.4.5 微波介质陶瓷
微波陶瓷的介电性能
介质谐振器的典型工作模式
由于微波陶瓷介质工作在微波频率下，介质材料的主要 特性参数(εr 、tgδ、 τf)具有某些特殊要求。对εr而言，由 于时间常数大的电极化形式在微波条件下来不及产生， 而电子位移式极化在介电常数中所占比例极小，所以起 主要作用的是金属离子位移式极化。
tan
r1 r2
r2
Q f
f
2
2 r
常数
tan
εγ1、εγ2、ωγ、γ、ω代表有功介电常数、无功介电常数、 材料固有角频率rad/s、衰减因子、频率为f时的角频率。
可以看出，在微波频率下，介电材料的介质损耗tanδ正 比于ω的增大而增大，材料的品质因数Q则随着频率f的
增加而减小。但是对于同一材料来说Q×f乘积值是基本 保持不变，因此，在微波频段下，可以采用Q×f来表征
4
分米波 VHF
厘米波 SHF
毫米波 亚毫米 EHF SEHF
Frequency bands covered by the various wireless technologies (*includes ‘Bluetooth’; Harald Blatand (Bluetooth) was a famous King of Denmark c.960 who is known for encouraging communication between people).
(SHF)； 毫米波段： λ =1cm-1mm，f=30GHz-300GHz，极高频
段(EHF) 亚毫米波段： λ =1mm-0.1mm，f=300GHz-3000GHz，
极超高频段(SEHF)。
3
1.4.5 微波介质陶瓷 (Microwave dielectric ceramics)
10
1.4.5 微波介质陶瓷
微波陶瓷的介电性能
介质谐振器的典型工作模式
由于微波陶瓷介质工作在微波频率下，介质材料的主要 特性参数(εr 、tgδ、 τf)具有某些特殊要求。对εr而言，由 于时间常数大的电极化形式在微波条件下来不及产生， 而电子位移式极化在介电常数中所占比例极小，所以起 主要作用的是金属离子位移式极化。
tan
r1 r2
r2
Q f
f
2
2 r
常数
tan
εγ1、εγ2、ωγ、γ、ω代表有功介电常数、无功介电常数、 材料固有角频率rad/s、衰减因子、频率为f时的角频率。
可以看出，在微波频率下，介电材料的介质损耗tanδ正 比于ω的增大而增大，材料的品质因数Q则随着频率f的
增加而减小。但是对于同一材料来说Q×f乘积值是基本 保持不变，因此，在微波频段下，可以采用Q×f来表征
4
分米波 VHF
厘米波 SHF
毫米波 亚毫米 EHF SEHF
Frequency bands covered by the various wireless technologies (*includes ‘Bluetooth’; Harald Blatand (Bluetooth) was a famous King of Denmark c.960 who is known for encouraging communication between people).
最新微波烧结在粉末冶PPT课件
明，微波烧结可在较短时间内对粉末样品实现烧结致密化。微波
烧结样品具有独特孔隙分布规律，样品横截面中心处孔隙率比横
截面边缘处的小，并且微波烧结样品孔隙比常规烧结细小。
•
中南大学罗述东等人研究了微波烧结W-Cu合金的工艺与性
能，得到了致密度高，烧结性能更好的钨铜合金材料。
•
A.Nadjafi，Maryam，Negari等人研究了微波烧结Fe-Cu合
• 陶瓷材料主要是介质损耗使微波能转化为热能。
•
因为有很强的耦合能力常作为助燃剂。在电
磁场中，根据趋肤效应，微波对金属材料的穿透
深度极小，仅为微米级，因而金属内部不存在自
由电荷，不具备能量转化的条件，因此微波不能
与块体金属耦合。但由于构成压坯的颗粒粒度通
常为微米级或纳米级，其尺寸可与微波对金属的
穿透深度相比，因此金属粉体具有较强的吸波能
力，能够被加热至很高温度。
•
涡流损耗是金属粉末压坯微波烧结的主要热
能来源。
微波烧结的国内外发展状况
•
微波烧结技术的发展经历大致分为3个阶段：
70年代中期到80年代早期进入初步研究实验阶段，
主要是一些容易吸收微波而烧结温度又较低的陶
瓷材料。
• 80年代中期到90年代中期进入研究发展期，美国、 加拿大、德国等各国投入了大量的财力、人力研 究和发展微波烧结技术，这个期间，主要研究了
型试样的材料。多模腔可以扩大均匀场区，烧结大尺寸、高损耗的材
料，工业化微波烧结采用多模腔微波烧结炉。
• 3.2保温材料与辅助加热材料
•
保温材料和辅助加热材料的选择以及保温结构设计对于加快样品
升温速率、保证成功烧结起关键作用。
•
介质陶瓷PPT课件
类
电常数、温度系数值范 锆酸盐瓷和钛锶铋
设备的电路中
围宽，电性能稳定
瓷
介电常数比I类电介
用于对Q值及静
Ⅱ
质陶瓷高，介电系数随 铁电陶瓷(钛酸钡) 温度和电场变化呈非线
电容量稳定性要求 不高的电子仪器设
类
性，具有电滞回线，电
备中，作旁路和藕
致伸缩和压电效应等
合等电路中的电容
器．
以晶粒为半导体，利
小型、大容量的晶
4.半导体系(Ⅳ型)，
其各自的特征如下表所示：
类型
特
征
Ⅰ
温度补偿
Ⅱ
温度稳定
介电常数的温度系数在+10-4／℃到-4.7X 10-3／℃之 间随意获得；
具有高的Q值； 绝缘电阻高，适用于高频
介电常数的温度系数接近零； 具有高的Q值，适用于高频； 如果介电常数尽可能高些，在几GHz带宽内Q值很高， 则可用于制造微波滤波器，称微波电介质陶瓷
P
无外电场作用时，晶 体的正负电荷中心不
重合而呈现电偶极矩
的现象
Spontaneous polarization
依赖于外加电场
E
直线性关系
不依赖于外加电 场，且外加电场 能使极化反转
E
非线性关系
OA：电场弱，P与E呈线性关系
AB：P迅速增大，电畴反转
Pr
B point：极化饱和，单畴
Ⅲ
用陶瓷的表面及晶粒间 界层型，阻挡层型
广泛用于收录机
类
形成绝缘层作为介质， 单位面积的电容量很大
及还原再氧化型半 导体陶瓷电容器(钛
、电子计算机、汽 车等电子产品
酸钡基、钛酸锶基)
根据陶瓷电容器所采用陶瓷材料的 特点，电容器分为：
-新电子陶瓷第七章-122页文档资料
微波 终 端站
微波 中 继站
微波 分 路站
微波 分 路站
微波 中 继站
微波 终 端站
数字 终 端站
数字分路 数字分路
终 端站
终 端站
数字 终 端站
交 换机
数字 终 端站
交 换机
交 换机
交 换机
用户
微波
用户
用户
终端
终 端站
终端
终端
用户 终端
微波 中 继站
微波 终 端站
数字 终 端站
交 换机
微波中继通信线路组成框图
4
5
BaTi4O9-WO2
35 50400
6
-0.5
(Sn,Zr)TiO4
38 49000
7
0
BaSm2Ti5O14
78 8000
2
21
BaNb2Ti5O14
89 4000
2
-50
Bi2O3-BaO-Nb2O3- 88 2000
2
0
TiO2
PbO-BaO-Nb2O3-TiO2 90 5200
4
3
(PbO,-Bi2O3 )-BaO- 105 2500
第七章 微波陶瓷
对普通的集中参数的电路中，电感L与 电容C并联，组成了最简单的并联谐振回 路：
回路的谐振频率f为：
f 1
2 LC
第七章 微波陶瓷
f 1
2 LC
C
L
第七章 微波陶瓷
f 1
2 LC
C
L
rc
rL
第七章 微波陶瓷
电阻会使谐振回路有损耗。
谐振回路的损耗以品质因数Q表示:。
Q
功能陶瓷 电介质陶瓷和绝缘陶瓷 中介 微波介质陶瓷讲解
5
5
5.5 微波介质陶瓷
实现微波设备的小型化、高稳定性和廉价的途径是微波电
路的集成化。由于金属谐振腔和金属波导体积和重量过大，
大大限制了微波集成电路的发展，而微波介质陶瓷制作的
谐振器与微波管、微带线等构成的微波混合集成电路，可
使器件尺寸达到毫米量级。这就使微波陶瓷成为实现微波 控制功能的基础和关键材料。它的应用大致分为两个方面. 从而对性能也有两种不同要求: 一种是用于介质谐振器(dielectric resonator )DR的功能 陶瓷，其中用于包括带通(阻）滤波器(filters )、分频器、 耿氏二极管、双工器和多工器、调制解调器(modem）等 固体振荡器(oscillators)中的稳倾元件;
P.R.China: 6 companys mainly
浙江正原电气股份有限公司、潮州三环(集团)股份有限公司、景华电子有限责任 公司(999厂)、苏州捷嘉电子有限公司、浙江嘉康电子有限公司、福建南安讯通电 子公司、高斯贝尔公司、嘉兴佳利电子有限公司、西安广芯电子科技有限公司、 张家港燦勤电子元件有限公司、武汉凡谷电子技术股份有限公司、江苏江佳电子 股份有限公司
11
11
1.4.5 微波介质陶瓷
最简单的电介质谐振器是一个相对介电常数为εr的陶瓷圆 柱体，其εr值很高，足以使得电介质－空气界面上反射的 电磁波仍维持在体腔内。
Avoidance Sensors Dielectric Resonator Antennas Motion Detectors
9
9
Famous company
Japan: Murata村田制作所 Germany: EPCOS(S+M) USA: Skyworks Solutions Inc. 陶瓷分部 Trans-Tech USA: Narda Microwave-West Mini-Circuits England: Morgan Electro Ceramics
《微波及其特点》课件
国家标准
各国政府根据本国情况制定了相 应的微波炉安全标准，如中国的 GB4706.1-1998《家用和类似用 途电器的安全通用要求》。
微波的安全防护措施
01
02
03
防泄漏
选用密封性能好的微波炉 ，使用时保持微波炉门紧 闭，避免微波泄漏。
防辐射
使用微波炉时，保持一定 距离，避免直接接触微波 炉表面，以减少电磁辐射 的影响。
通信
雷达
微波是现代通信的重要手段之一，可以实 现长距离、高速、大容量的数据传输，广 泛应用于卫星通信、移动通信等领域。
微波雷达可以用于目标检测、测距、测速 等方面，具有精度高、抗干扰能力强等优 点。
加热
其他
微波可以用于加热物体，具有快速、均匀 加热的特点，常用于食品加工、材料处理 等领域。
微波还可以应用于科学研究、医疗等领域 ，如微波炉、微波治疗仪等。
《微波及其特点》 ppt课件
目 录
• 微波简介 • 微波的特点 • 微波的产生与传输 • 微波的设备与仪器 • 微波的安全与防护
01
微波简介
微波的定义
微波是指频率在300MHz300GHz之间的电磁波，具有波
长短、频率高的特点。
微波的波长通常在1mm-1m之 间，介于无线电波和红外线之间
。
微波的频率范围非常广泛，根据 不同的分类标准，可以分为不同 的类型，如长波、中波、短波等
在空气中传输时，微波会受到空气中 的水分、氧气和氮气等分子的影响， 导致其传播距离和能量衰减。
在真空中传输时，微波的传播速度最 快，但因为没有介质吸收微波能量， 所以能量衰减非常快。
04
微波的设备与仪器
微波炉
微波炉是一种利用微波能量快速加热食物的家用电器。
各国政府根据本国情况制定了相 应的微波炉安全标准，如中国的 GB4706.1-1998《家用和类似用 途电器的安全通用要求》。
微波的安全防护措施
01
02
03
防泄漏
选用密封性能好的微波炉 ，使用时保持微波炉门紧 闭，避免微波泄漏。
防辐射
使用微波炉时，保持一定 距离，避免直接接触微波 炉表面，以减少电磁辐射 的影响。
通信
雷达
微波是现代通信的重要手段之一，可以实 现长距离、高速、大容量的数据传输，广 泛应用于卫星通信、移动通信等领域。
微波雷达可以用于目标检测、测距、测速 等方面，具有精度高、抗干扰能力强等优 点。
加热
其他
微波可以用于加热物体，具有快速、均匀 加热的特点，常用于食品加工、材料处理 等领域。
微波还可以应用于科学研究、医疗等领域 ，如微波炉、微波治疗仪等。
《微波及其特点》 ppt课件
目 录
• 微波简介 • 微波的特点 • 微波的产生与传输 • 微波的设备与仪器 • 微波的安全与防护
01
微波简介
微波的定义
微波是指频率在300MHz300GHz之间的电磁波，具有波
长短、频率高的特点。
微波的波长通常在1mm-1m之 间，介于无线电波和红外线之间
。
微波的频率范围非常广泛，根据 不同的分类标准，可以分为不同 的类型，如长波、中波、短波等
在空气中传输时，微波会受到空气中 的水分、氧气和氮气等分子的影响， 导致其传播距离和能量衰减。
在真空中传输时，微波的传播速度最 快，但因为没有介质吸收微波能量， 所以能量衰减非常快。
04
微波的设备与仪器
微波炉
微波炉是一种利用微波能量快速加热食物的家用电器。
0820微波介质陶瓷材料及其应用简介高斯贝尔功田电子
<20
温度系数可调
125±3
>2500
<20
150±4
>2000
<30（NPO）
180±4
>1800
<30（NPO）
200±5
>1200
30±10
245±5
>1000
30±10
12
六 高斯贝尔微波介质陶瓷产品
6.2 介质谐振器
介质振荡器
介质谐振器，振荡器为微波电子 设备提供稳定的频率参考源。
13
六 高斯贝尔微波介质陶瓷产品
5 10×10×4
-2
2
3
95～120 要求接地板是20×20mm
全球定位导航的GPS、北斗天线用什么陶瓷介质基板，对 天线的性能影响是很大。特别是材料的介电常数对天线的尺寸 起到关键的作用。
在同一谐振频率的条件下高介电常数的介质材料，天线的 体积会减小。
21
六 高斯贝尔微波介质陶瓷产品
6.4 GPS、北斗、RFID陶瓷片天线
备注
1 66×66×1
6
1.5
3
2.5～5.4 要接地基板70×70mm或更大
2 25×25×4
3
1.5
3
15～25 接地板是35×35mm，可以做到4.5dB
3 18×18×4 1.5
2
3
35～40 接地板是50×50mm，可以做到3dB
4 13×13×4
0
2
3
85～100 要求接地板是50×50mm
有介电常数r、谐振品质因数Q值、谐振频率温度系数tf，这三个性能参数的综合数值决定 了微波陶瓷的应用价值。
2.1 介电常数r
介电陶瓷材料课件
电光偏转器：利用材料的电光效应实现光束偏转
三、驰豫型铁电陶瓷
电致伸缩效应 —— 逆压电效应
压电材料在外电 场中共有的特性
一般的压电材料在外电场作用下的伸
缩效应 — 驰豫效应不显著、不能实用
具有扩散相变（二级相变）特征的铁电 材料、在相界附近具有显著的驰豫效应
Ps
一级相变
驰豫型铁电陶瓷： 结构上是离子置换型固溶体
叠合热压成陶瓷片
烧结
内电极 陶瓷片
高温烧结陶瓷（ BaTiO3）
不能采用低熔点、低电阻 率的 Ag, Cu, Au 作电极
（高熔点金属：昂贵、电阻率高）
低温烧结铁电陶瓷 —— 必要
低温烧结铁电陶瓷材料：
0.94Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.06PbTiO3 系：
添加 MnO2
烧结温度比 BaTiO3 低 200 ~ 250oC
E0 : 外加电场
PLZT透明铁电陶瓷工艺： 常压下通氧烧结、或热压通氧烧结
通氧的作用：在烧结过程中加速气孔的排除、促进 陶瓷的致密化、提高透光性能
应用：常用的电光器 — 电光开关、电光调制器、电光偏转器等 电光开关：利用脉冲电信号控制光信号的通和断
电光调制器： 电光材料上施加交变调制信号、（电光效应） 使晶体的折射率随调制电压信号变化 光波通过晶体时，使原来不带信 号的光波带有调制信号的信息
X ME2 或 X QP2
X L / L : 应变
M 或Q : 电致伸缩系数
驰豫型铁电陶瓷的电致应变远大于一般压电体的应变
一般压电体的应变：与电场强度的一次方成正比
X dE d : 材料的压电系数
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 PbTiO3固溶体系 — 驰豫型铁电陶瓷
三、驰豫型铁电陶瓷
电致伸缩效应 —— 逆压电效应
压电材料在外电 场中共有的特性
一般的压电材料在外电场作用下的伸
缩效应 — 驰豫效应不显著、不能实用
具有扩散相变（二级相变）特征的铁电 材料、在相界附近具有显著的驰豫效应
Ps
一级相变
驰豫型铁电陶瓷： 结构上是离子置换型固溶体
叠合热压成陶瓷片
烧结
内电极 陶瓷片
高温烧结陶瓷（ BaTiO3）
不能采用低熔点、低电阻 率的 Ag, Cu, Au 作电极
（高熔点金属：昂贵、电阻率高）
低温烧结铁电陶瓷 —— 必要
低温烧结铁电陶瓷材料：
0.94Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.06PbTiO3 系：
添加 MnO2
烧结温度比 BaTiO3 低 200 ~ 250oC
E0 : 外加电场
PLZT透明铁电陶瓷工艺： 常压下通氧烧结、或热压通氧烧结
通氧的作用：在烧结过程中加速气孔的排除、促进 陶瓷的致密化、提高透光性能
应用：常用的电光器 — 电光开关、电光调制器、电光偏转器等 电光开关：利用脉冲电信号控制光信号的通和断
电光调制器： 电光材料上施加交变调制信号、（电光效应） 使晶体的折射率随调制电压信号变化 光波通过晶体时，使原来不带信 号的光波带有调制信号的信息
X ME2 或 X QP2
X L / L : 应变
M 或Q : 电致伸缩系数
驰豫型铁电陶瓷的电致应变远大于一般压电体的应变
一般压电体的应变：与电场强度的一次方成正比
X dE d : 材料的压电系数
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 PbTiO3固溶体系 — 驰豫型铁电陶瓷
微波介电陶瓷
电子陶瓷第六章微波陶瓷1第六章微波陶瓷一微波陶瓷概述二微波陶瓷基本特征三微波陶瓷性能测试四微波陶瓷体系五微波陶瓷应用2一微波陶瓷概述1 概念微波陶瓷（介质）是指应用于微波频段（300MHz~3000GHz）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。
可以用作微波电路中的绝缘基片材料，也是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料。
3一微波陶瓷概述2 微波频段四个分波段：¾分米波段：λ=1m~10cm，f=300MHz~3GHz，称为特高频段UHF¾厘米波段：λ=10cm~1cm，f=3GHz ~30GHz，称为超高频段SHF¾毫米波段：λ=1cm~1mm，f=30GHz~300GHz，称为极高频段EHF¾亚毫米波段：λ=1mm~0.1mm，f=300GHz~3000GHz称为极超高频段SEHF5一微波陶瓷概念2 微波特点¾微波的波长很短、方向性极强，很适合于雷达等用来发现和跟踪目标¾微波的频率高、信息容量大，在其300MHz~ 3000GHz范围内所包含的可使用波段数是0~300MHz 的长、中、短波范围内所包含的可使用波段的1000倍，有利于用来进行微波通讯¾微波能穿透高温的电离层，特别适用于卫星通讯610二微波陶瓷基本特征2) 品质因数Q在微波频率下，介质损耗tan δ要小，或者品质因数Q 要高(1/ tan δ)。
一般要求tan δ<10-4，Q >1000。
高Q 有利于获得良好的滤波特性及通讯质量。
14二微波陶瓷基本特征¾经验规律：εr 、Q 及τf 具有下列的经验规律：ln εr =x 1ln εr1+x 2ln εr2(1) 1/Q =x 1/Q 1+x 2/Q 2(2)τf =x 1τf1+x 2τf2(3)以上三式表明：微波介质陶瓷体系若有多相存在时，它的εr 、Q 及τf 为各相值之和，其中x 1、x 2分别为各相的体积分数。
第四章-1 微波介质陶瓷
材料有高的介电常数
2.2 Q值及其影响因素
品质因数Q 是微波系统能量损耗的一个度量标准。 对于微波谐振器，损耗由四种类型组成：介质损耗，导 体损耗，辐射损耗和外部损耗。介质品质因数Qd，导体 品质因数Qc，辐射品质因数Qr 分别表示为:
Qd = 2ωW1 Pd Qc = 2ωW1 Pc Qr = 2ωW1 Pr
广泛应用于移动通信、卫星通讯、军事雷达、卫星定位导航系统等军用和民用领域。
微波介质陶瓷的生产厂家及市场需求
国际厂家 目前微波介质陶瓷和器件的生产水平以下 面公司为最高
日本Murata 公司 德国EPCOS 公司 美国Trans-Tech 公司 Narda MICROWAVE-WEST 公司 英国Morgan Electro Ceramics公司
微波介质陶瓷的应用
表1 微波介质陶瓷的应用分类
陶瓷材料种类 应用领域 应用 频率稳定化振荡器 种类 1.耿式二极管 2.GaAs-FET振荡器 3.双极晶体管放大器 1.TE01δ模式介质滤波器 2.同轴介质滤波器 3.介质片状滤波器 1.圆棒、管、放条形介质线路 2.圆棒、管、放条形图像线路 1.棒形天线 2.平板天线 3.天线阵 1.单层电容(SLC) 2.多层电容(MLC)
80年代至今
已经成功地研制出 Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 微波高端频率 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 （8～30GHz） BaO-Ln2O3-TiO2(Ln=Nd,Sm) 等体系，使其达到了实用阶段
微波介质陶瓷的实用器件
微波介质陶瓷的应用领域
GPS定位系统
卫星通讯
微波介质陶瓷
军事雷达
民用移动电话
QL =
f0 f (at 3dB)
在微波范围内微波介质陶瓷的Q· f 乘积基本保持不变， 因此一般情况下，用Q· f 的乘积来衡量微波介质陶瓷损 耗的大小 但是从上面的公式对比可以看出，大的Q· f 值与高介电 常数相矛盾
2.2 Q值及其影响因素
品质因数Q 是微波系统能量损耗的一个度量标准。 对于微波谐振器，损耗由四种类型组成：介质损耗，导 体损耗，辐射损耗和外部损耗。介质品质因数Qd，导体 品质因数Qc，辐射品质因数Qr 分别表示为:
Qd = 2ωW1 Pd Qc = 2ωW1 Pc Qr = 2ωW1 Pr
广泛应用于移动通信、卫星通讯、军事雷达、卫星定位导航系统等军用和民用领域。
微波介质陶瓷的生产厂家及市场需求
国际厂家 目前微波介质陶瓷和器件的生产水平以下 面公司为最高
日本Murata 公司 德国EPCOS 公司 美国Trans-Tech 公司 Narda MICROWAVE-WEST 公司 英国Morgan Electro Ceramics公司
微波介质陶瓷的应用
表1 微波介质陶瓷的应用分类
陶瓷材料种类 应用领域 应用 频率稳定化振荡器 种类 1.耿式二极管 2.GaAs-FET振荡器 3.双极晶体管放大器 1.TE01δ模式介质滤波器 2.同轴介质滤波器 3.介质片状滤波器 1.圆棒、管、放条形介质线路 2.圆棒、管、放条形图像线路 1.棒形天线 2.平板天线 3.天线阵 1.单层电容(SLC) 2.多层电容(MLC)
80年代至今
已经成功地研制出 Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 微波高端频率 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 （8～30GHz） BaO-Ln2O3-TiO2(Ln=Nd,Sm) 等体系，使其达到了实用阶段
微波介质陶瓷的实用器件
微波介质陶瓷的应用领域
GPS定位系统
卫星通讯
微波介质陶瓷
军事雷达
民用移动电话
QL =
f0 f (at 3dB)
在微波范围内微波介质陶瓷的Q· f 乘积基本保持不变， 因此一般情况下，用Q· f 的乘积来衡量微波介质陶瓷损 耗的大小 但是从上面的公式对比可以看出，大的Q· f 值与高介电 常数相矛盾
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
Various effects in materials
INPUT
Material Device
OUTPUT
OUTPUT INPUT ELEC. FIELD MAG. FIELD STRESS HEAT LIGHT
CHARGE
MAGNETI STRAIN
CURRENT
侧重于高技术和军事工程，在水声、电光、光电子、红外技 术和半导体封装等领域处于优势。 韩国：近年来在电子陶瓷领域发展迅速，引人注目。
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
二、功能陶瓷的研究现状
1．装置陶瓷 1）主要包括用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起电
绝缘作用的陶瓷装置零件、陶瓷基片以及多层陶瓷封装等。 2）装置陶瓷是功能陶瓷中市场份额最大的一类材料，大体上
2） 微波介质陶瓷的主要性能要求是：适当的介电常数、高Q 值（低介 电可损分耗为）五和类近：零谐振温度系数f。根据其性能与用途，微波介质陶瓷
①超低损耗类。主要是钡基复合钙钛矿陶瓷，其性能指标为=20~30，
在10GHz时，Q 信。
>
20000，-5×10-6
<f
<
5×10-6
/℃，主要用于卫星通
②合中钙介钛电矿常陶数瓷类，。其包性括能B指aT标i4O为9、=B30a~2T40i9O，2在0、4(GZHr,Szn时)T, QiO>4及5部00分0，钡-基复 10×10-6 < f < 10×10-6 /℃，主要用于卫星通信及移动通信基站。
★随着电子整机向数字化、高频化、多功能化和薄、轻、小、便携式 的方向发展，压电陶瓷器件也在向片式化、多层化和微型化方向发 展。
★近年来，包括多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率 器件、声表面波（SAW）器件等一些新型压电陶瓷器件不断研制成 功，并得到应用。
Various effects in materials
INPUT
Material Device
OUTPUT
OUTPUT INPUT ELEC. FIELD MAG. FIELD STRESS HEAT LIGHT
CHARGE
MAGNETI STRAIN
CURRENT
侧重于高技术和军事工程，在水声、电光、光电子、红外技 术和半导体封装等领域处于优势。 韩国：近年来在电子陶瓷领域发展迅速，引人注目。
材料科学前沿之功能陶瓷优秀课件
二、功能陶瓷的研究现状
1．装置陶瓷 1）主要包括用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起电
绝缘作用的陶瓷装置零件、陶瓷基片以及多层陶瓷封装等。 2）装置陶瓷是功能陶瓷中市场份额最大的一类材料，大体上
2） 微波介质陶瓷的主要性能要求是：适当的介电常数、高Q 值（低介 电可损分耗为）五和类近：零谐振温度系数f。根据其性能与用途，微波介质陶瓷
①超低损耗类。主要是钡基复合钙钛矿陶瓷，其性能指标为=20~30，
在10GHz时，Q 信。
>
20000，-5×10-6
<f
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5×10-6
/℃，主要用于卫星通
②合中钙介钛电矿常陶数瓷类，。其包性括能B指aT标i4O为9、=B30a~2T40i9O，2在0、4(GZHr,Szn时)T, QiO>4及5部00分0，钡-基复 10×10-6 < f < 10×10-6 /℃，主要用于卫星通信及移动通信基站。
★随着电子整机向数字化、高频化、多功能化和薄、轻、小、便携式 的方向发展，压电陶瓷器件也在向片式化、多层化和微型化方向发 展。
★近年来，包括多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率 器件、声表面波（SAW）器件等一些新型压电陶瓷器件不断研制成 功，并得到应用。
微波介质陶瓷PPT课件
域，微波介质天线也发挥了至关重要的作用
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5
3 微波介质陶瓷的发展史
1939年尝试将电介质材料应用在微波电路中并证实了其可行性
1960年 A.Okaya 首次试用TiO2单晶来制作小型化微波介质谐振器
S.B.Cohn 在1968用TiO2陶瓷制作了微波介质滤波器
20世纪70年代，美国率先研制出了BaO-TiO2系陶瓷，促使微波介 质陶瓷进入了大规使用化阶段
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9
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10
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3
2 微波介质陶瓷的应用
A.微波陶瓷介质电容器 • 在微波集成电路、微波单片集成电路中，利用微波介质电容器 制成的放大器、振荡器、混频器等微波器件已得到了广泛应用。
B.微波陶瓷介质谐振器
• 在微波电路中，介质谐振器类似于一般电路中的放大器、振荡 器等功能回路。目前介质谐振器已广泛应用于微波电路和微波 集成电路，并可根据实际需要制做不同形状满足不同谐振模式 的需要
日本在80年代发现了R-04C、R-09C等不同类型陶瓷并报道了其介
电性.能。
6
我国微波介质陶瓷的发展
在我国直到20世纪80年代初才开始有微波介质陶瓷材料 方面的研究，20世纪90年代以来，我国开始重视研发新型 微波介质陶瓷材。 目前，随着国家越来越重视微波介质元器件的发展， 《中国制造2025》指出加快微波功能模块，微波介质陶瓷， 4G通信产业相关发展。 我国在微波介质陶瓷领域的研究水平正在逐渐接近发达 国家。研发拥有自主知识产权的微波介质陶瓷新材料及新 型微波元器件对提高我国电子信息领域的国家竞争力具有 重要的战略意义
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7
4 微波陶瓷的发展趋势
低成本 微型化
生产大 规模化
低损耗
高稳定
化
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3 微波介质陶瓷的发展史
1939年尝试将电介质材料应用在微波电路中并证实了其可行性
1960年 A.Okaya 首次试用TiO2单晶来制作小型化微波介质谐振器
S.B.Cohn 在1968用TiO2陶瓷制作了微波介质滤波器
20世纪70年代，美国率先研制出了BaO-TiO2系陶瓷，促使微波介 质陶瓷进入了大规使用化阶段
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2 微波介质陶瓷的应用
A.微波陶瓷介质电容器 • 在微波集成电路、微波单片集成电路中，利用微波介质电容器 制成的放大器、振荡器、混频器等微波器件已得到了广泛应用。
B.微波陶瓷介质谐振器
• 在微波电路中，介质谐振器类似于一般电路中的放大器、振荡 器等功能回路。目前介质谐振器已广泛应用于微波电路和微波 集成电路，并可根据实际需要制做不同形状满足不同谐振模式 的需要
日本在80年代发现了R-04C、R-09C等不同类型陶瓷并报道了其介
电性.能。
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我国微波介质陶瓷的发展
在我国直到20世纪80年代初才开始有微波介质陶瓷材料 方面的研究，20世纪90年代以来，我国开始重视研发新型 微波介质陶瓷材。 目前，随着国家越来越重视微波介质元器件的发展， 《中国制造2025》指出加快微波功能模块，微波介质陶瓷， 4G通信产业相关发展。 我国在微波介质陶瓷领域的研究水平正在逐渐接近发达 国家。研发拥有自主知识产权的微波介质陶瓷新材料及新 型微波元器件对提高我国电子信息领域的国家竞争力具有 重要的战略意义
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4 微波陶瓷的发展趋势
低成本 微型化
生产大 规模化
低损耗
高稳定
化
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组会报告 ----微波介质陶瓷
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报告内容
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1 微波介质陶瓷的简介
微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料 （主要是300MHz～300GHz 频段波长介于0.1mm-1m的电 磁波）并完成一种或多种功能的陶瓷
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32 微波介质陶瓷的应用 Nhomakorabea.
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应用
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3 微波介质陶瓷的发展史
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我国微波介质陶瓷的发展
在我国直到20世纪80年代初才开始有微波介质陶瓷材料 方面的研究，20世纪90年代以来，我国开始重视研发新型 微波介质陶瓷材。 目前，随着国家越来越重视微波介质元器件的发展， 《中国制造2025》指出加快微波功能模块，微波介质陶瓷， 4G通信产业相关发展。 我国在微波介质陶瓷领域的研究水平正在逐渐接近发达 国家。研发拥有自主知识产权的微波介质陶瓷新材料及新 型微波元器件对提高我国电子信息领域的国家竞争力具有 重要的战略意义
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4 微波陶瓷的发展趋势
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具体来说，可以从以下几个方面展开
理论上加强对微波介质极化、介质损耗机理的研究，明确微观 结构对材料微波性能的影响，以研究和开发新型的微波介质材料。 为提高Q值和εr ，可以采用新工艺和新技术。
根据性能，可以采用同种材料体系的离子复合取代或不同材料 体系的复合，提高材料的综合性能.采用低温共烧陶瓷 (LTCC)技 术降低微波介质陶瓷的烧结温度，解决微波陶瓷生产应用的困难， 促进微波陶瓷的产业化。通常以氧化物或低熔点玻璃为助烧剂， 以此来降低材料的烧结温度.