基于復(fù)合熱敏電阻材料的溫補(bǔ)衰減器.pdf

1、在現(xiàn)代微波通信領(lǐng)域，低噪放（LNA）和功放（PA）系統(tǒng)的增益、輸出功率和電壓駐波比等主要射頻指標(biāo)隨溫度變化而變化。一般而言，當(dāng)溫度越高/越低時，系統(tǒng)的輸出功率及增益將會越小/越大，則系統(tǒng)的輸出功率及增益將隨溫度變化，導(dǎo)致系統(tǒng)指標(biāo)受到嚴(yán)重影響。因此需要在射頻系統(tǒng)中加入一種溫度補(bǔ)償?shù)脑?，即溫補(bǔ)衰減器。溫補(bǔ)衰減器通過電阻性厚膜材料來吸收功率從而轉(zhuǎn)化為熱量以實現(xiàn)衰減。當(dāng)溫度升高/降低時，溫補(bǔ)衰減器的衰減量將減少/增大，補(bǔ)償高頻放大電路中增益隨

2、溫度變化而減小/增大的特性。為實現(xiàn)更好的溫度補(bǔ)償特性，需要通過二種不同熱敏特性的電阻的復(fù)合來設(shè)計溫補(bǔ)衰減器。本論文從材料研制、器件仿真設(shè)計以及器件的制備與測試方面，主要做了以下三方面的工作來探索基于復(fù)合熱敏電阻材料的溫補(bǔ)衰減器的研究。
　　材料研制方面，首先研究了NTC電阻LSMO材料的性能，測得其電阻平均膜厚為13.5μm，室溫（25℃）電阻率為0.249Ω·cm，在-20℃～+120℃溫度范圍內(nèi)，TCR為-2839.11 pp

3、m/℃；在10℃～+120℃范圍內(nèi)，TCR達(dá)到-3602.3 ppm/℃，并對其進(jìn)行了SEM測試和分析。然后摻雜0.05％-0.5%幾個不同比例的Y2O3到BST材料中，研究鈦酸鋇系PTC電阻材料的性能。在-20℃～+120℃的溫度范圍內(nèi)，摻Y(jié)的BST材料的電阻值基本隨溫度升高而增大，呈現(xiàn)出PTC電阻特性。在一定摻雜濃度下，電阻材料的室溫電阻率與摻雜濃度存在U型曲線關(guān)系。對于摻雜Y0.0045的BST圓片樣品，保溫30 min時，樣品有

4、最低室溫電阻率，為7.58 kΩ·cm，TCR為6.34×104 ppm/℃；當(dāng)保溫60 min時，室溫電阻率為13 kΩ·cm，TCR為1.24×105 ppm/℃，并對樣品進(jìn)行了XRD及SEM測試和分析。
　　溫補(bǔ)衰減器的設(shè)計方面，根據(jù)π型衰減器模型，通過熱敏電阻的并聯(lián)思想，采用不同輸入輸出端口形狀的50Ω阻抗匹配，利用HFSS仿真軟件設(shè)計了室溫衰減量為-7 dB的單段連續(xù)、二段不連續(xù)、三段不連續(xù)的三種不同輸入輸出端口模型的π

5、型溫補(bǔ)衰減器。
　　溫補(bǔ)衰減器的制備與測試方面，通過絲印工藝，將NTC和PTC電阻通過網(wǎng)版印刷在氧化鋁基片上，并制作了測試用夾具，然后利用矢網(wǎng)和高低溫箱測試其微波性能。其中三種模型的工作頻率分別為：DC-3 GHz、DC-4 GHz、DC-6 GHz，在該頻率范圍內(nèi)，其VSWR均小于2，S11均小于-10 dB。在-20℃~+85℃的溫度范圍內(nèi)，三者的衰減量變化量均為1.25 dB左右，衰減量變化率為-0.0017 dB/dB/℃