西安交大周迪教授团队在微波介质陶瓷相关领域取得进展

中国粉体网讯  微波介质陶瓷是近几十年发展起来的一种新型功能陶瓷材料，可应用于微波频段（主要是300MHz～30GHz）电路中作为介质材料并完成一种或多种功能，是制造滤波器、谐振器、振荡器、移项器等微波元件的关键材料。

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ε_r，高的品质因数 (低的介电损耗 )，温度系数τ_f要接近于零或可调节。

RENbO₄陶瓷的介电性能与B^-位离子半径的关系（★代表SNCMo@0.18陶瓷）及介质谐振器原型器件

近日，西安交通大学周迪教授团队采用Ca²⁺/Mo⁶⁺离子对单斜褐钇铌矿结构SmNbO₄陶瓷进行Sm/Nb^-位离子的同时取代，发现该体系在0.15≤x<0.375范围内为单斜褐钇铌相，0.375≤x≤0.7范围内为四方白钨矿，表明A位离子半径的增加有效地促进了铁弹相变（单斜褐钇铌→四方白钨矿，x=0.375），并加强了四方白钨矿结构的稳定性。SNCMo@x陶瓷ε_r具有组分依赖性，分布在12.0-17.7之间。[BO₄]多面体的扭曲是造成谐振频率温度系数（TCF）由负转正和品质因数Q×f不规则行为的主要原因。SNCMo@0.18陶瓷实现了最佳的微波介电性能（ε_r~17.1，Q×f~52，800GHz（@~8.8GHz），TCF~‒1.4ppm/℃）。这项工作证明了A/B阳离子同时取代可以有效调节RENbO₄材料中[BO₄]多面体的畸变，从而进一步调节微波介电性能。

微波电路的介质谐振器件是微波介质陶瓷最主要的应用。在该工作中SNCMo@0.18陶瓷被设计成圆柱形介质谐振器天线（CDRA），在中心频率（7.75GHz）处具有较高的辐射效率（97.1%）和增益（5.96dBi），结合其极低的损耗和良好的温度稳定性，SNCMo@0.18陶瓷有望在X-波段卫星通信（7.62-7.89GHz）中获得应用。

该工作以《基于新型低损耗温度稳定型(Sm_1-xCa_x)(Nb_1-xMo_x)O₄(x=0.15-0.7)微波陶瓷的卫星通讯用介质谐振器天线设计与制备》（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）为题发表在国际期刊《材料化学》（Chemistry of Materials）上。

信息来源：西安交通大学

（中国粉体网编辑整理/山川）

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