本發(fā)明涉及一種高q值通信用陶瓷介質(zhì)諧振器，應(yīng)用于l波段衛(wèi)星通信與移動(dòng)通信系統(tǒng)中介質(zhì)諧振器、濾波器以及振蕩器和gps全球定位系統(tǒng)等微波元器件中。

背景技術(shù)：

目前，隨著我國(guó)航天科技、衛(wèi)星通訊的快速發(fā)展，屆時(shí)將形成多波段的固定廣播通信衛(wèi)星、專用廣播衛(wèi)星、直播衛(wèi)星、移動(dòng)廣播衛(wèi)星、移動(dòng)通信衛(wèi)星和專用gps全球定位，安全導(dǎo)航衛(wèi)星。以及以ip業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸帶寬需求的進(jìn)一步增長(zhǎng)，更長(zhǎng)波長(zhǎng)的l波段的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用越來(lái)越成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。同時(shí)也帶動(dòng)了對(duì)相應(yīng)的微波諧振器、濾波器、振蕩器、微波電容器等相關(guān)微波元器件的需求。衛(wèi)星通訊廣播通常應(yīng)用的頻率為s、l、c、ku波段，對(duì)于應(yīng)用于l波段的微波介質(zhì)陶瓷要求具有高的介電常數(shù)（65～85）、高品質(zhì)因數(shù)穩(wěn)定的諧振頻率溫度特性和體積小，價(jià)格便宜等。

catio3，smalo3及l(fā)aalo3材料是一種性能優(yōu)異的鈦酸鹽、鋁酸鹽微波陶瓷，通過(guò)摻雜及其它手段可以獲得具有合適的且可調(diào)的介電常數(shù)，高品質(zhì)因數(shù)和良好穩(wěn)定的諧振頻率溫度特性。在現(xiàn)有技術(shù)中catio3，smalo3及l(fā)aalo3一般采用氧化物與添加劑混合固相高溫反應(yīng)法制備，經(jīng)過(guò)配料、球磨、造粒、成型、裝缽、排膠和燒結(jié)等工序，最后進(jìn)行陶瓷性能的檢測(cè)。該方法工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，且材料性能穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種高q值通信用陶瓷介質(zhì)諧振器，其具有較低的燒結(jié)溫度、中介電常數(shù)、高品質(zhì)因數(shù)和穩(wěn)定的諧振頻率溫度特性。其應(yīng)用于l波段介質(zhì)諧振器、濾波器、振蕩器、gps全球定位，安全導(dǎo)航系統(tǒng)中，可以使體積小、價(jià)格便宜。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案如下：

一種高q值通信用陶瓷介質(zhì)諧振器，制造原料中含有：二氧化鈦（tio2），碳酸鈣（caco3），氧化鋁（al2o3）和氧化釤（sm2o3）氧化鑭(la2o3)以及微量摻雜添加物組分；其特征是:所述微量摻雜添加物是碳酸鋰（li2co3）氧化錳（mno）與氧化鈰（ceo2）組分；各組分的含量的重量百分比為：

二氧化鈦20%～30%；碳酸鈣28%～35%；

氧化鋁4%～10%；氧化釤17%～32%；

氧化鑭8%～15%;

碳酸鋰0.05%～0.2%;

氧化錳0.1%～0.45%;

氧化鈰0.1%～0.3%;

將上述組分經(jīng)過(guò)配料、混合球磨、造粒、成型、裝缽、排膠和燒結(jié)的固相反應(yīng)工序燒制成微波介質(zhì)陶瓷。

一種高q值通信用陶瓷介質(zhì)諧振器的具體制造方法是：

①先將粉末狀的二氧化鈦、碳酸鈣、氧化鋁、氧化釤、氧化鑭以及微量摻雜添加物按組分要求配料，放入球磨機(jī)的料筒中攪拌球磨6-8小時(shí)；

②將攪拌球磨的料漿干燥造粒：加入總粉體重量的15%pva水溶液攪拌均勻后進(jìn)行噴霧造粒；

③干壓成型，壓制成型的成型壓力700-1600mpa，并且裝缽；

④在1430-1460℃下保溫3～6小時(shí)，排膠燒結(jié)一次完成即制得高q值通信用陶瓷介質(zhì)諧振器。

本發(fā)明采用氧化物與添加劑混合固相反應(yīng)法制備的catio3，smalo3及l(fā)aalo3的微晶體，并添加微量摻雜添加物制得的晶粒細(xì)小均勻、氣孔率低和性能優(yōu)良的微波介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明采用少量的添加碳酸鋰（li2co3）作為燒結(jié)助劑加入配料中，其和tio2組合形成底共熔點(diǎn)的物質(zhì)li2tio3（900°c），在燒結(jié)中產(chǎn)生液相，濕潤(rùn)粉體顆粒，達(dá)到液相燒結(jié)的效促進(jìn)燒結(jié)，可以降低燒結(jié)溫度。本發(fā)明采用微量的氧化錳（mno）作為改性劑的加入，mn離子在高溫下不穩(wěn)定，容易變?yōu)?4、+2、+3價(jià)的形態(tài)存在于晶界上，這種變價(jià)離子的存在能很好地中和材料制備過(guò)程中引入的施主雜質(zhì)。在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中,添加微量mn的鈦酸鹽中的錳離子可以作為氧化劑，在冷卻過(guò)程中,mn³⁺和mn⁴⁺可以抑制ti³⁺的存在。在此過(guò)程中mn³⁺和mn⁴⁺比ti⁴⁺更容易被還原，有利于改善材料結(jié)構(gòu)，提高q值。而且氧化錳在高溫條件下會(huì)產(chǎn)生液相，促進(jìn)燒結(jié)，極大的降低燒結(jié)溫度，使瓷體致密度增加。因此，適量地?fù)诫s二氧化錳，不僅能促進(jìn)材料的燒結(jié)，還能改善材料的結(jié)構(gòu)，從而提高材料的微波性能，起到改性和助熔的雙重作用。本發(fā)明采用微量的氧化鈰（ceo2）在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中與氧化鋁(al2o3)反應(yīng)：2ceo2+al2o3─2cealo3+1/2o2(氧產(chǎn)生），在燒結(jié)氧缺乏的過(guò)程中有氧氣氛下燒結(jié)可以抑制ti⁴⁺變價(jià)，提高陶瓷的介電性能。

經(jīng)檢測(cè)試驗(yàn)：本發(fā)明上述各添加劑的添加范圍內(nèi)都可以獲得很好的微波特性。且國(guó)內(nèi)原料成本低，可進(jìn)一步加強(qiáng)和國(guó)外微波陶瓷的競(jìng)爭(zhēng)力，加速國(guó)產(chǎn)微波陶瓷的大量應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1）本發(fā)明的配方組成不含有鉛、鉻、汞等重金屬成分，即本發(fā)明提供的是一種環(huán)保微波介質(zhì)陶瓷。符合綠色環(huán)保的無(wú)污染要求。且符合歐共體最新出臺(tái)的無(wú)鉛標(biāo)準(zhǔn)和廢舊電器回收標(biāo)注的rhos和weee的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢栽诟哳l領(lǐng)域產(chǎn)品中應(yīng)用；能夠?qū)a(chǎn)品進(jìn)行出口到世界的任何國(guó)家。

2）由傳統(tǒng)的煅燒二步工藝優(yōu)化成一步法工藝（省去壓濾、煅燒工序）大大降低制造成本。

3）由傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝1500-1550℃，降到1450℃以下，燒結(jié)溫度的進(jìn)一步降低，具有節(jié)能的更大優(yōu)勢(shì)。

4）性能上有較大提升：傳統(tǒng)技術(shù)配方在l波段的介電常數(shù)65-80，q值只有1000-1500，諧振頻率溫度系數(shù)大于±20ppm以上。本發(fā)明的材料配方在l波段的介電常數(shù)45±1，q值高達(dá)22000以上，諧振頻率溫度系數(shù)小于±3ppm以內(nèi)。

5）本發(fā)明可作為l波段用環(huán)保微波用通信諧振器、濾波器和振蕩器等電子元器件的關(guān)鍵核心材料使用，而廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（gps）、藍(lán)牙技術(shù)以及無(wú)線局域網(wǎng)（wla）等現(xiàn)代通信行業(yè)，具有重要工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為溫度與諧振頻率關(guān)系特性趨勢(shì)圖。

圖2為諧振頻率與品質(zhì)因數(shù)圖。

圖3為品質(zhì)因數(shù)q值與燒結(jié)溫度的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖用具體實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明。

一種高q值通信用陶瓷介質(zhì)諧振器，微波介質(zhì)陶瓷的制造原料中含有成分：二氧化鈦、碳酸鈣、氧化鋁、氧化釤、氧化鑭，以及微量摻雜添加物組分；其特征是:所述微量摻雜添加物中還含有碳酸鋰（li2co3）氧化錳（mno）與氧化鈰（ceo2）組分。根據(jù)該主成分和微量添加物的配比以及制造方法，表1給出各實(shí)施例的數(shù)據(jù)，表2給出各實(shí)施例的性能。

表1：各原料配比與攪拌時(shí)間、燒結(jié)溫度/時(shí)間及q值數(shù)據(jù)匯總表

表2：各規(guī)格通信諧振器主要性能

從表1中可以明顯看出:第1、2、3、5、6、8、9、10號(hào)配方摻雜碳酸鋰、氧化錳和氧化鈰其燒結(jié)溫度均低于1450℃，而且q值均高于15000（1.8g），但第4號(hào)配方框圖未摻雜碳酸鋰的燒結(jié)溫度卻高達(dá)1550℃，而且q值明顯下降至13000(1.8g)，第7號(hào)配方未摻雜氧化錳的燒結(jié)溫度高達(dá)1520℃，q值勤也明顯下降至12500(1.8g)，所以配方的摻雜改性尤為重要。

圖1～3總結(jié)出配方和性能的變化趨勢(shì)，可以方便調(diào)整配方，獲得所需要性能的微波介質(zhì)陶瓷。

圖1中的溫度與諧振頻率偏移關(guān)系特性趨勢(shì)圖表示諧振頻率在-40℃～+90℃間變化，諧振頻率為1.8ghz的介質(zhì)頻率偏在0.5mhz以內(nèi)（tf＜3ppm/℃）,頻率穩(wěn)定特性很好。上面的tf表示諧振頻率溫度系數(shù)；△f表示諧振頻偏；t表示溫度。

圖2中的諧振頻率與品質(zhì)因數(shù)q值的關(guān)系曲線，隨頻率的升高，q值會(huì)下降，到頻率10ghz后，q值降到1000以下，隨著頻率的繼續(xù)升高，q值會(huì)急劇下降，說(shuō)明此配方介質(zhì)陶瓷可以用到諧振頻率10ghz以下的諧振電路中是比較合適。

圖3中的品質(zhì)因數(shù)q值與燒結(jié)溫度的關(guān)系曲線圖,說(shuō)明最佳的燒結(jié)溫度在1450℃左右,具有較寬的燒結(jié)溫度范圍。且該介質(zhì)陶瓷適合低中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度不宜過(guò)高。