中国粉体网讯 微波介质陶瓷是近30年发展起来的新型电子功能陶瓷。它具有损耗低、频率温度系数小、介电常数高等特点。用微波介质陶瓷做成的各类高性能器件，已被广泛应用于卫星、电视、雷达、移动通讯、电子计算机及现代医学等众多领域。
随着微波电子工业的迅速发展，在实用电路中对微波元器件提出了新的要求。现代移动通讯和卫星通讯系统的设计者把目标集中在缩小电路的尺寸以及提高其性能上。这就要求微波介质陶瓷应具有高的介电常数εr，高的品质因数(低的介电损耗)，温度系数τf要接近于零或可调节。因此，评价微波陶瓷质量的主要技术指标是εr，Q·f，τf。但是，这些要求很难同时满足，具有高的εr的材料也同时具有高的介电损耗和高的频率温度系数。目前制备Q·f和τf符合要求的材料已不是问题，提高εr是众多研究者的目的，也是很难突破的问题。
微波介质陶瓷性能要求
评价微波介质陶瓷介电性能的参数主要有３个，相对介电常数εr、品质因数Q·f及谐振频率温度系数τf。
1、相对介电常数εｒ
在微波频率下材料相对介电常数εr应较大，以便于器件小型化。由微波传输理论可知：微波在介质体内传输，无论采用何种模式，谐振器的尺寸都大约在λ/２～λ/4的整数倍间。微波在介质体内传输时的波长λ与它在自由空间传输时的波长λ０有如下关系：
λ２＝λ02／εｒ
式中：
λ０———自由空间传输时的波长；
λ———介质体内传输时的波长；
εｒ———材料相对介电常数。
所以，一方面，在相同的谐振频率下，εr越大，介质谐振器的尺寸就越小，电磁能量越能集中于介质体内，受周围环境的影响也小。这既有利于介质谐振器件的小型化，也有利于其高品质化。另一方面，谐振频率越高，波长越短，介质谐振器的尺寸在相对介电常数不是很大的情况下也可以很小，不同的应用领域，对εr的要求不同，通常要求εr＞10。
2、品质因数Q·f
在微波频率下的介电损耗tanδ应很小，即介质的品质因子Q·f（＝1/tanδu）要高，以保证优良的选频特性和降低器件在高频下的插入损耗。共振系的损耗tanδu由电介质的损耗tanδＤ、辐射损耗tanδR和电介质的支撑物及其周围金属容器的导体损耗tanδC组成，只有使用低损耗的微波电介质陶瓷，才有可能制出高Q·f值的谐振器件。
3、谐振频率温度系数τｆ
接近于零的频率温度系数τf。材料的谐振频率温度系数τf是用来衡量谐振器谐振频率温度稳定性的一个参数，τf越大，则表明器件的中心频率随温度的变化而产生的漂移越大，将无法保证器件在温度变化着的环境中工作的高稳定性。谐振频率的温度系数与电介质的线膨胀系数α、介电常数的温度系数存在以下关系：
τf＝－（α＋１/２τε）
式中：
τf——频率温度系数；
α———电介质的线膨胀系数；
τε———介电常数的温度系数。
随着移动通信的发展，微波介质陶瓷的研究越来越受到人们的重视。随着微波技术的迅速发展，信息化社会对微波介质陶瓷材料的要求也会越来越高，其应用前景也会越来越好。但目前的体系还不能令人满意，还存在一些问题。对微波介质材料性能的微观机理有待于进一步研究，希望能从理论上了解影响陶瓷材料微波损耗的机理，找出晶体的微观结构和材料微波介电性能之间的关系，另外现有的制备工艺也有待于进一步改进。我们相信，随着研究的深入和新型烧结技术的运用，最终可实现微波介质陶瓷材料组成、结构与性能的可调控性，微波介电材料将显示出广阔的应用前景。
2020年10月29-30日，中国粉体网将在无锡举办“2020第三届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，届时，来自天津大学的马卫兵教授带来题为《微波介质陶瓷性能研究》的报告。马卫兵教授在钙钛矿结构铁电/反铁电特性及微波介质陶瓷损耗及介电常数调控等方面有着多年的研究经验，让我们听马卫兵教授讲解一下微波介质陶瓷的研究现状及相关性能的研究方法。
参考资料：
[1]曲秀荣，贾德昌.微波介质陶瓷的研究进展
[2]马调调.微波介质陶瓷材料应用现状及其研究方向
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