BPST陶瓷性能及鐵電移相器的設(shè)計研究.pdf

1、鈣鈦礦型ABO3結(jié)構(gòu)鐵電材料鈦酸鍶鋇（BST）系鐵電體材料由于其介電非線性強(qiáng)，其電容率可由外加偏置電場來減小進(jìn)行調(diào)制，因而可以作為移相器、濾波器及振蕩器等微波器件中的調(diào)諧材料。 本文對BPST陶瓷在微波移相器上的應(yīng)用進(jìn)行了材料與器件的基礎(chǔ)研究。對于材料的研究，選擇對BST進(jìn)行摻雜PbO進(jìn)行A位取代以期獲得好的性能。通過固相反應(yīng)法制備了一系列BPST（Ba1-xPbySrxTiO3，x=0.4-0.6,y=0-0.4）靶材陶瓷，研

2、究了其微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌，測試了其介電常數(shù)和損耗與溫度（-40℃-80℃）的關(guān)系。對其XRD圖譜分析表明：BPST具有和BST相同的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，都是均一相的固溶體。隨著鉛的增加，晶胞的a軸有所變?。?.39582nm變到0.39451nm,以x=0.4系為例,下同），在室溫下晶格由原來的順電相立方相轉(zhuǎn)向鐵電四方相；其ESEM照片表明：在一定燒結(jié)溫度下，適量的鉛能改善結(jié)晶度，使晶粒變大和更規(guī)則，然而過多的鉛使孔洞增多，性能變差，對其介電

3、溫度譜測試表明：隨鉛的增加，其居里點(diǎn)溫度升高（從-25℃變到80℃以上）。損耗峰均發(fā)生在居里溫度附近，在順電相時比鐵電相的損耗要低，并且其損耗隨溫度增大而降低。對于摻鉛的BPST其電容率峰值和損耗均比BST要平坦，因而溫度穩(wěn)定性改善。室溫下，其介電常數(shù)為1000到2000之間，損耗一般均在0.01以下，最好為Ba0.4Sr0.6TiO3的0.002。在器件上，應(yīng)用了HFSS軟件對共面波導(dǎo)（CPW）型鐵電移相器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計與仿真。仿真

4、了三種結(jié)構(gòu)的移相器的特征阻抗，移相量與插入損耗（BST基板移相器，BST薄膜移相器與周期加載電容共面波導(dǎo)型移相器單元）。結(jié)果表明：對于BST作為基板的移相器，其特征阻抗值低，移相量也大，對材料要求降低介電常數(shù)，適合于較低頻率（小于10GHz）。對于薄膜型的移相器，其等效介電常數(shù)不大（約為10左右），因而對介電常數(shù)的大小沒有太大限制，并適合于較高頻率；對于周期性加載電容結(jié)構(gòu)，其所需加的偏壓最小，但其工作頻率與其結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，仿真得到三者的