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研究生:呂佳紋
研究生(外文):Chia-WenLu
論文名稱:高介電常數陶瓷材料BaNb2V2O11與低損耗陶瓷材料KLa(MoO4)2在微波頻段之研究與應用
論文名稱(外文):Study and Applications of High-k Ceramic BaNb2V2O11 and Low-Loss Ceramic KLa(MoO4)2 at Microwave Frequencies
指導教授:黃正亮
指導教授(外文):Cheng-Liang Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:微波介電陶瓷高介電常數帶通濾波器
外文關鍵詞:microwave dielectric ceramicshigh dielectric constantbandpass filter
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本篇論文主要分別介紹兩大部分,第一部分將介紹新開發的高介電常數與低損耗微波介電材料;第二部分將設計一濾波器,實作於不同基板上後探討其微波特性。
第一部分首先介紹BaNb2V2O11與KLa(MoO4)2陶瓷材料之微波介電特性與材料微結構。由實驗得知,BaNb2V2O11陶瓷在燒結溫度860oC持溫4小時下,有介電常數約96.5,為高介電常數之材料;KLa(MoO4)2陶瓷在燒結溫度820oC持溫4小時有最佳介電特性,εr ~8.72, Q×f~46300 GHz, τf ~ –75ppm/°C。
第二部分將設計一操作在2.45GHz的單頻帶通濾波器。濾波器採用圓形環狀諧振器為主體,在諧振器對稱處加入平行耦合微帶線以平衡微帶線內奇偶模態之相速度、降低第一寄生頻率的強度,再將弧長部分插入開口,調整第一寄生頻率的位置及抑制阻帶上不必要之諧振,並且使用line-to-ring coupling的方式饋入以改善插入損耗。
最後我們將電路實作在FR4、Al2O3、KLa(MoO4)2基板上,並量測其頻率響應。由量測的結果可得知,利用高介電係數及低損耗的材料做為電路基板時,能達到提升效能和縮小面積的需求。
In order to obtain novel ceramics which can apply for decoupling layer and substrate, the microwave dielectric properties of BaNb2V2O11 and KLa(MoO4)2 ceramics had been investigated. The experimental results show that BaNb2V2O11 has the highest dielectric constant at sintering temperature 860℃ for 4 hours, with ε_r~96.5. KLa(MoO4)2 has the best properties at sintering temperature 820℃ for 4 hours, with ε_r~8.72, Q×f~ 46,300 GHz, and τf ~-75 ppm/℃. Then, we designed and fabricated a bandpass filter on FR4、Al2O3、KLa(MoO4)2 substrates. According to the results of measurements, the performance of the filter was improved by using low-loss dielectric ceramics as the substrate.
摘要 I
Extended Abstract II
圖目錄 XII
表目錄 XVI
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2-1 材料的燒結 3
2-1-1 材料燒結之擴散方式 3
2-1-2 材料燒結之過程 4
2-1-3 燒結的種類(固相、液相) 5
2-2 介電共振器原理(Dielectric Resonator:DR) 6
2-3 微波介電材料之特性 10
2-3-1 介電係數(Dielectric Constant:εr) 10
2-3-2 品質因數(Quality Factor:Q) 13
2-3-3 共振頻率溫度飄移係數(τf) 16
2-4-1三方晶系(Rhombohedral System) 17
2-4-2 正方晶系(Tetragonal System) 18
2-5 拉曼光譜與分子振動模態簡介 19
2-5-1 拉曼光譜(Raman Spectra) 19
2-5-2 分子的振動模態 19
第三章 微帶線及濾波器原理 20
3-1 濾波器原理 20
3-1-1濾波器的簡介 20
3-1-2濾波器之種類及其頻率響應 21
3-2 微帶線原理 25
3-2-1 微帶傳輸線的簡介 25
3-2-2 微帶線的傳輸模態 25
3-2-3 微帶線各項參數公式計算及考量 26
3-2-4 微帶線的不連續效應 29
3-2-5 微帶線的損失 36
3-3 微帶線諧振器種類 37
3-3-1 λ/4短路微帶線共振器 38
3-3-2 λ/2開路微帶線共振器 39
3-4 共振器間的耦合形式 41
3-4-1 電場耦合 41
3-4-2 磁場耦合 45
3-4-3 混和耦合 48
3-5 環狀諧振器[16] 51
3-5-1 環狀諧振器的頻率模態 51
3-5-2 開環式(open-loop)環狀諧振器的輸入阻抗[17] 55
3-5-3 平行耦合( Parallel Coupled )[18] 57
3-5-4 Line-to-ring Coupling[19] 59
3-6 單通帶開環式環形帶通濾波器 61
第四章 實驗程序與量測方法 65
4-1 微波介電材料的製備 65
4-1-1 粉末的製備與球磨 66
4-1-2 粉末的煆燒 66
4-1-3 加入黏劑、過篩 66
4-1-4 壓模成型、去黏劑及燒結 67
4-2 微波介電材料的量測與分析 68
4-2-1 密度測量 68
4-2-2 X-Ray分析 68
4-2-3 SEM分析 69
4-2-4 拉曼光譜分析 69
4-2-5 介電特性量測與分析 70
4-2-6 共振頻率溫度飄移係數之量測 76
4-3 濾波器的製作與量測 77
第五章 實驗結果與討論 79
5-1 BaNb2V2O11之微波介電特性 79
5-1-1 BaNb2V2O11之XRD相組成分析 80
5-1-2 BaNb2V2O11之拉曼光譜分析 82
5-1-3 BaNb2V2O11之SEM分析 84
5-1-4 BaNb2V2O11之相對密度分析結果 86
5-1-5 BaNb2V2O11之介電係數(εr)分析結果 87
5-1-6 BaNb2V2O11之品質因數與共振頻率乘積(Q×f)分析結果 89
5-1-7 BaNb2V2O11之共振頻率溫度飄移係數(τf)分析結果 90
5-2-1 KLa(MoO4)2之XRD相組成分析 92
5-2-2 KLa(MoO4)2之拉曼光譜分析 93
5-2-3 KLa(MoO4)2之SEM分析 96
5-2-4 KLa(MoO4)2之相對密度分析結果 98
5-2-5 KLa(MoO4)2之介電係數(εr)分析結果 99
5-2-6 KLa(MoO4)2之品質因數與共振頻率乘積(Q×f)分析結果 101
5-2-7 KLa(MoO4)2之共振頻率溫度飄移係數(τf)分析結果 103
5-3 濾波器的模擬與實作 105
5-3-1 使用FR4(玻璃纖維基板)之模擬與實作結果 106
5-3-2 使用Al2O3基板之模擬與實作結果 108
5-3-3 使用KLa(MoO4)2自製基板之模擬與實作結果 110
第六章 結論 113
參考文獻 114
[1] W. F. Smith, 劉品均(譯), 施佑蓉(譯), 材料科學與工程, 第三版, 高立圖書, (2005).
[2] D. M. Pozar, Microwave engineering, Addison-Wesley (1998).
[3] D. Kajfez, “Basic principle give understanding of dielectric waveguides and resonators, Microwave SysTFm News., 13, 152–161 (1983).
[4] D. Kajfez, A. W. Glisson, and J. James, “Computed model field distributions for isolated dielectric resonators, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 32 [12] 1609–1616 (1984).
[5] 張盛富, 戴明鳳, 無線通信之射頻被動電路設計, 全華出版社, (1998).
[6] 鄭景太, 淺談高頻低損失介電材料, 工業材料, 176期, (2001).
[7] W. D. Kingery, H. K. Bowen, D. R. Uhlmann, 陳皇鈞(譯), “陶瓷材料概論, 曉園出版社, (1988).
[8] 余樹楨, “晶體之結構與性質, 渤海堂文化公司, (2007).
[9] R. L. Geiger, P. E. Allen, and N. R. Strader, VLSI Design Techniques for Analog and Digital Circuits, McGraw-Hill, (1990).
[10] R.A. Pucel, D. J. Masse, C.P. Hartwig, “Losses in microstrip, 16 [6] 342–350 (1968)
[11] J. S. Hong and M. J. Lancaster, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications, John Wiley & Sons, (2001).
[12] G. Kompa, Practical Microstrip Design and Applications, Artech House, (2005).
[13] K. C. Gupta, R. Garg, I. Bahl, and P. Bhartia, “Microstrip Lines and Slotlines, Second Edition, Artech House, (1996).
[14] G. L. Matthaei, L. Young, E. M. T. Jones, “Microwave filters, impedence matching networks and coupling structures, Artech House, (1980).
[15] E. J. Denlinger, “Losses of microstrip lines, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 28 [6] 513–522 (1980).
[16] K.Chang, Microwave Ring Circuits and Antennas. New York: Wiley, (1996).
[17] Hsieh, Lung-Hwa, and Kai Chang. Equivalent lumped elements G, L, C, and unloaded Q's of closed-and open-loop ring resonators. IEEE transactions on microwave theory and techniques 50.2 (2002): 453-460.
[18] Bahl, Inder J. Capacitively compensated high performance parallel coupled microstrip filters. Microwave Symposium Digest, 1989., IEEE MTT-S International. IEEE, (1989).
[19] Lei Zhu; Ke Wu, Line-to-ring coupling circuit model and its parametric effects for optimized design of microstrip ring circuits and antennas, Microwave Symposium Digest, 1997., IEEE MTT-S International , 1 289-292 (1997).
[20] Zhu, Lei; Ke Wu, A joint field/circuit model of line-to-ring coupling structures and its application to the design of microstrip dual-mode filters and ring resonator circuits, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques ,47 [10] 1938-1948 (1999).
[21] B. W. Hakki and P. D. Coleman, “A dielectric resonator method of measuring inductive capacities in the millimeter range, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 8 [4] 402–410 (1960).
[22] W. E. Courtney, “Analysis and evaluation of a method of measuring the complex permittivity and permeability of microwave insulators, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 18 [8] 476–485 (1970)
[23] P. Wheless and D. Kajfez, “The use of higher resonant modes in measuring the dielectric constant of dielectric resonators, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 85 [1] 473–476 (1985).
[24] Y. Kobayashi and M. Katoh, “Microwave measurement of dielectric properties of low-loss materials by the dielectric rod resonator method, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 33 [7] 586–592 (1985).
[25] A. Grzechnik, P. F. McMillan, “High pressure behavior of Sr3(VO4)2 and Ba3(VO4)2, J. Solid State Chem., 132, 156–162 (1997).
[26] Chen, M-Y., et al. Microwave properties of Ba (Mg1/3Ta2/3)O3, Ba(Mg1/3Nb2/3)O3 and Ba(Co1/3Nb2/3)O 3 ceramics revealed by Raman scattering. Journal of the European Ceramic Society 26.10 (2006): 1965-1968.
[27] Macalik, L. Comparison of the spectroscopic and crystallographic data of Tm 3+ in the different hosts: KLn(MoO4)2 where Ln= Y, La, Lu and M= Mo, W. Journal of alloys and compounds 341.1 (2002): 226-232.
[28] Lim, Chang Sung, et al. The modulated structure and frequency upconversion properties of CaLa2(MoO4)4: Ho3+/Yb3+ phosphors prepared by microwave synthesis. Physical Chemistry Chemical Physics 17.29 (2015): 19278-19287.
[29] Neelakantan, Unnimaya Avanoor, Suresh Elattuvalappil Kalathil, and Ravendran Ratheesh. Structure and Microwave Dielectric Properties of Ultralow‐Temperature Cofirable BaV2O6 Ceramics. European Journal of Inorganic Chemistry 2015.2 (2015): 305-310.
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