微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子

1、微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用介紹 高斯貝爾功田電子陶瓷研發(fā)部 陳功田.08.20微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第1頁微波陶瓷 微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段（300MHz3000GHz）電路中作為介質(zhì)材料并完成一個或各種功效陶瓷。微波介質(zhì)陶瓷是一個新型高技術(shù)無機(jī)材料，在電子電路等方面有十分主要作用,在軍用及民用領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用.其主要應(yīng)用于微波諧振器、濾波器與振蕩器，微波電路中絕緣基片材料，和高性能陶瓷基微波板材。一 微波介質(zhì)陶瓷概述微波介質(zhì)陶瓷成為近年來國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，主要是微波移動通信快速發(fā)展需求。MWDC (Microwave dielectric ceramics)微波介質(zhì)陶瓷

2、微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第2頁3微波介質(zhì)陶瓷材料在微波通信、雷達(dá)、移動通信、移動電話基站（由其4G、5G）,衛(wèi)星廣播通訊及全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)中有著不可替換主要作用。1.1 微波介質(zhì)陶瓷應(yīng)用一 微波介質(zhì)陶瓷概述微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第3頁介質(zhì)濾波器、雙工器介質(zhì)天線陶瓷電容器微波傳輸線等介質(zhì)基片、覆銅基板介質(zhì)諧振器介質(zhì)波導(dǎo)一 微波介質(zhì)陶瓷概述微波介質(zhì)陶瓷應(yīng)用1.2 微波介質(zhì)陶瓷應(yīng)用元器件微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第4頁一 微波介質(zhì)陶瓷概述上游中游下游化工原料：二氧鈦TiO2、氧化鋯ZrO2、氧化鋁AlO3、碳酸鈣CaCO3、碳酸鋇BaC

3、O3能源：電力、天然氣微波介質(zhì)陶瓷粉體材料微波介質(zhì)陶元器件：諧振器、濾波器、電路基片、陶瓷天線移動通信衛(wèi)星通信航空航天電子、汽車軍事、工業(yè)新能源1.3 微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第5頁6二 微波介質(zhì)陶瓷三個關(guān)鍵參數(shù) 微波介質(zhì)陶瓷作為一類電介質(zhì)材料，以電極化方式響應(yīng)電場作用，其關(guān)鍵性能參數(shù)有介電常數(shù)r、諧振品質(zhì)因數(shù)Q值、諧振頻率溫度系數(shù)tf，這三個性能參數(shù)綜合數(shù)值決定了微波陶瓷應(yīng)用價(jià)值。 r=21,f0=1.575GHzr=125,f0=1.575GHzr=40,f0=1.575GHz2.1 介電常數(shù)r高介電常數(shù)，以利于器件小型化、集成化微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)

4、用簡介高斯貝爾功田電子第6頁72.2 品質(zhì)因數(shù)Q值 微波介質(zhì)陶瓷材料在使用時(shí)追求是低介質(zhì)損耗tan，即高品質(zhì)因數(shù)Q(Q1/ tan)，它能夠高到10，000以上，共振頻率頻帶寬度和Q值成反比，所以愈高Q值其頻寬越窄。為取得低損耗、高Q 值微波介質(zhì)陶瓷，必須盡可能地使用高純原料，并盡力控制工藝以制出雜質(zhì)少、缺點(diǎn)少、晶粒均勻分布陶瓷。 高品質(zhì)因數(shù)，以確保優(yōu)良選頻特征，實(shí)現(xiàn)成本低二 微波介質(zhì)陶瓷三個關(guān)鍵參數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第7頁82.3 諧振頻率溫度系數(shù)f 通信器件工作環(huán)境溫度是不停改變，從而影響設(shè)備使用性能。這就要求材料諧振頻率不能隨溫度改變太大，通信使用要求靠近零諧振

5、頻率溫度系數(shù)。：溫度改變量：共振頻率改變量二 微波介質(zhì)陶瓷三個關(guān)鍵參數(shù)盡可能小溫漂系數(shù),以確保頻率高度穩(wěn)定性、可靠性溫度特征最好殷鋼微波介質(zhì)陶瓷微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第8頁9三 微波介質(zhì)陶瓷分類微波介質(zhì)陶瓷高介電常數(shù)r80BaO-R2O3-TiO2系CaO-Li2O-R2O3-TiO2系鉛基鈣鈦礦系（A1-xBx）O3系，如CaTiO3中介電常數(shù)r80（Zr,Sn）TiO4系BaO-TiO2系低介電常數(shù)r30MgTiO3系A(chǔ)l2O3系A(chǔ)B2O6系A(chǔ)WO4系A(chǔ)（B1/3C2/3）O3系R2Ba(Cu1-xAx)O5系A(chǔ)=Ca,Ba,Sr;B=Mg,Zn,Ni;C=Nb,Ta

6、A=Ca,Mg,Mn,Co,Ni,Zn;B=Nb,TaR=Y,Sm,Nd,Yb等;A=Mg,Zn,Ni;CaTiO3-LnAlO3系基站用：20r50手機(jī)用：75r90毫米波用：10r20小型貼片天線用：90r150000GHZ，f =0 5ppm/ ，（用于衛(wèi)星通訊）。r： 45 1， Qf80000GHZ, f =0 5ppm/ ， （用于衛(wèi)星通訊和移動電話基站）； r： 35 1， Qf80000GHZ, f =0 5ppm/ ， （用于衛(wèi)星通訊和移動電話基站）； r：82，Qf8000GH Z ，f=05ppm/，(用于移動GPS)； r：91 ，Qf5000GHZ，f 3600GHZ

7、，f 3000GHZ，f 36000-100GT76.70.530000-60-10溫度系數(shù)可調(diào)GT1010 0.560000-60+10溫度系數(shù)可調(diào)GT20200.710000005溫度系數(shù)可調(diào)GT2525110000005GT353516000005GT383814500005溫度系數(shù)可調(diào)GT4545245000010溫度系數(shù)可調(diào)GT55*552350002500008000600030002500180012003010GT245*245510003010微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第13頁146.2 介質(zhì)諧振器 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品介質(zhì)振蕩器介質(zhì)諧振器，振蕩器為

8、微波電子設(shè)備提供穩(wěn)定頻率參考源。 微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第14頁156.2 介質(zhì)諧振器(L波段） 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品 頻率范圍：0.8 4GHz 使用環(huán)境溫度：-40 80 介電常數(shù)：40 120 Q值：10002 經(jīng)典代表產(chǎn)品參數(shù)見下表L波段介質(zhì)諧振器微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第15頁166.2 介質(zhì)諧振器（C/Ku波段） 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品 315GHz 使用環(huán)境溫度：-40 80 介電常數(shù)：20 50 Q值5000 諧振頻率溫度系數(shù)： 05PPm/ 性能穩(wěn)定、可靠C/Ku波段介質(zhì)諧振器微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子

9、第16頁176.2 介質(zhì)諧振器（Ka） 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品Ka波段介質(zhì)諧振器 1540GHz，70GHz防撞雷達(dá)本振 使用環(huán)境溫度：-40 80 介電常數(shù)：6 20 Q值1500 諧振頻率溫度系數(shù)： 010PPm/ 性能穩(wěn)定、可靠微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第17頁186.3 通信基站諧振濾波器 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品介質(zhì)腔體濾波器通信諧振器TE模諧振器TM模諧振器微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第18頁196.3 通信基站諧振濾波器 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品經(jīng)典代表產(chǎn)品參數(shù)表NO型號頻率介質(zhì)介電常數(shù)支撐介電常數(shù)Q值諧振頻率溫度系數(shù)1TM-G-D

10、R185018505M3719.81500003PPM/2TE-G-DR275027505M4519.81700003PPM/3TE-G-DR8978978M4519.81203PPM/4TE-G-DR214021408M4519.811400003PPM/5TE-G-DR263026307M4519.811000003PPM/微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第19頁206.3 通信基站諧振濾波器 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品全介質(zhì)濾波器介質(zhì)腔體濾波器金屬腔體濾波器在介質(zhì)腔體濾波器還在更新?lián)Q代金屬腔體濾波器同時(shí)，全新理念全介質(zhì)濾波器開始誕生。新技術(shù)使基站濾波器極大簡化了單個繁瑣調(diào)試

11、，向?qū)崿F(xiàn)大批量自動生產(chǎn)邁步。介質(zhì)腔體濾波器當(dāng)前市場前景確實(shí)很好，但說不定突然出現(xiàn)一個不受人關(guān)注企業(yè)顛覆一個行業(yè)走向微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第20頁216.4 陶瓷天線(定位導(dǎo)航天線） 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第21頁22 6.4 GPS、北斗、RFID、WiFi陶瓷片天線 全球定位導(dǎo)航GPS、北斗天線用什么陶瓷介質(zhì)基板，對天線性能影響是很大。尤其是材料介電常數(shù)對天線尺寸起到關(guān)鍵作用。 在同一諧振頻率條件下高介電常數(shù)介質(zhì)材料，天線體積會減小。 序號天線尺寸mm天線增益dB駐波比VSWR天線軸比材料介電常數(shù)備注16666161.5

12、32.55.4要接地基板7070mm或更大22525431.531525接地板是3535mm，能夠做到4.5dB3181841.5233540接地板是5050mm，能夠做到3dB41313402385100要求接地板是5050mm510104-22395120要求接地板是2020mm六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第22頁23 6.4 GPS、北斗、RFID陶瓷片天線 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第23頁246.5 微波覆銅板 銅箔陶瓷基料傳統(tǒng)覆銅板達(dá)不到日益發(fā)展微波通信低損耗和高一致穩(wěn)定性需求。微波覆銅板適適

13、用于微波高頻10GHz以上微波低損耗傳輸電路噪聲放大器PCB，超低剖面微波天線，及對微波高頻板材有特殊性能要求電子產(chǎn)品中應(yīng)用。六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品CCLPCBPCB (printed circuit board)印刷電路板CCL (Copper Clad Laminate) 覆銅板微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第24頁256.5 微波覆銅板六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品應(yīng)用頻率：3100GHz微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第25頁266.5 微波覆銅板低剖面天線 六 高斯貝爾微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)品高介電常數(shù)微波覆銅板四陣列單元 采取高介電常數(shù)微波覆銅板設(shè)計(jì)微波通信天線，使天線體積大幅度減小，厚度變得很薄。使用超低剖面天線設(shè)計(jì)技術(shù)使天線超薄，發(fā)展基片集成波導(dǎo)技術(shù)提供傳輸陣列，組合使用在確保體積減小和厚度變薄后，做出高增益天線。微波覆銅板集成波導(dǎo)（SIW）微波陣列天線微波介質(zhì)陶瓷材料及其應(yīng)用簡介高斯貝爾功田電子第26頁276.5 高微波覆銅板低剖面平板