[科普中國]-微波材料

微波材料是具有可調(diào)整的介電常數(shù)，滿足低介質(zhì)損耗角，最小表面硬度要求的介質(zhì)材料，通常為陶瓷類。主要應(yīng)用于微波頻段（主要是UHF、SHF頻段，300MHz～300GHz）電路中作為介質(zhì)材料并完成一種或多種功能的陶瓷，是國內(nèi)外對微波介質(zhì)材料研究領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)方向。這主要是適應(yīng)微波移動通訊的發(fā)展需求。

概述微波材料是指應(yīng)用于微波頻段電路中作為介質(zhì)材料并完成一種或多種功能的陶瓷材料。微波介質(zhì)陶瓷作為一種新型電子材料，在現(xiàn)代通信中被用作諧振器、濾波器、介質(zhì)基片、介質(zhì)天線、介質(zhì)導(dǎo)波回路等，廣泛應(yīng)用于微波技術(shù)的許多領(lǐng)域，如移動電話、汽車電話、無繩電話、電視衛(wèi)星接收器、衛(wèi)星廣播、雷達(dá)、無線電遙控等。隨著低溫共燒陶瓷技術(shù)的不斷發(fā)展，微波介質(zhì)陶瓷材料的應(yīng)用前景會更好1。

主要參數(shù)在微波電路中評價微波介質(zhì)材料介電性能的參數(shù)主要有三個：相對介電常數(shù)、品質(zhì)因數(shù)、諧振頻率溫度系數(shù)1。

特點(diǎn)（1）小型化：微波設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化、高穩(wěn)定及廉價的方式是微波電路的集成化。在微波電路集成化的進(jìn)程中，金屬波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了平面微帶集成化，微波管實(shí)現(xiàn)了小型化。但是，微波電路中各種金屬諧振腔由于體積和重量太大，難以和微帶電路相集成，解決這一困難的出路在于使用微波介質(zhì)陶瓷材料制作諧振器。微波介質(zhì)陶瓷材料的高介電常數(shù)有利于微波介質(zhì)濾波器的小型化，可使濾波器同微波管、微帶線一道實(shí)現(xiàn)微波電路混合集成化，使器件尺寸達(dá)到毫米量級，其價格也比金屬諧振腔低廉得多。

（2）高穩(wěn)定性：通信器件的工作環(huán)境溫度不可能一成不變。如果微波介質(zhì)材料的諧振頻率隨溫度變化較大，濾波器的載波信號在不同的溫度下就會漂移，從而影響設(shè)備的使用性能。這就要求材料的諧振頻率不能隨溫度變化太大。己實(shí)用化的微波介質(zhì)陶瓷材料的頻率溫度系數(shù)可達(dá)0ppm/℃，從而可以實(shí)現(xiàn)器件的高穩(wěn)定性和高可靠性。

（3）低損耗：濾波器的一個重要要求是插入損耗低，微波介質(zhì)材料的介質(zhì)損耗是影響介質(zhì)濾波器插入損耗的一個主要因素。微波介質(zhì)材料Q值與介質(zhì)損耗成反比關(guān)系。Q值越大，濾波器的插入損耗就越低2。

應(yīng)用微波材料主要用于用作諧振器、濾波器、介質(zhì)天線、介質(zhì)導(dǎo)波回路等微波元器件。可用于移動通訊、衛(wèi)星通訊和軍用雷達(dá)等方面。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，通信信息量的迅猛增加，以及人們對無線通信的要求，使用衛(wèi)星通訊和衛(wèi)星直播電視等微波通信系統(tǒng)己成為當(dāng)前通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

黎明 - 副教授 - 西南大學(xué)