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电控/磁控可调谐材料在微波天线中的应用Electricmagneticcontroltunablematerialsintheapplicationofthemicrowaveantenna.指导老师：李山东主讲人：姚凤蕊1实验背景及意义2实验内容及方法3实验创新点与难点4实验研究基础5预期进度安排及目标目录现代天线的要求尺寸小、波阻匹配、增益高、辐射效率高频率高、频带宽传统天线频率较低调谐率有限损耗较高常规的高介电材料天线多铁复合材料天线一.实验背景及意义BST的良好性能BST高介电常数高调谐率抗疲劳性高的介电非线性配料烘干球磨过筛预烧烘干过筛造粒压片烧结二.实验内容及方法(1)BST体材的制备抛光洗涤离子束溅射电镀玻璃模板的制作涂光刻胶光刻显影清洗腐蚀(2)天线制作准备(3)已具备实验制作仪器及测试仪器样品制备设备•高温炉、气氛烧结炉、30T压片机、等静压机、热膨胀仪、高速球磨机样品加工设备•内圆陶瓷切片机、全自动研磨抛光机、电镀仪、匀胶机、光刻机样品测量设备•矢量网络分析仪（43.5GHz）、磁谱仪、铁电性能测量仪、阻抗分析仪、微波暗室微结构分析设备•X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜三.研究创新点及难点难点寻找适合于天线的可调谐电磁材料解决高调谐与低损耗矛盾创新点利用多铁复合材料背板，巧妙地实现了天线频率的磁控/电控调节将铁磁/铁电多铁复合材料作为背板材料，并应用于天线的研制四.实验研究基础(1)Ba/Sr最佳配比•电容率大，非线性强•损耗大BaTiO3•化学稳定性好、热稳定性好•介电损耗低SrTiO3改变两者比值得到不同介电性能（2）Mgo掺杂最佳比例及最佳烧结温度•微波损耗高•介电常数偏高纯BST•微波损耗降低•介电常数降低掺杂Mgo制备BST/Mgo复合陶瓷2020/3/4样品D(mm)L(mm)Bw(MHz)fo(GHz)QLLoss(dB)ErQftand(e-5)BST+30%MgO11.246.087.072.016285-29.26312.42649310.7311.246.087.042.016286-30.05312.39650310.2311.246.087.042.016286-30.10312.35650310.10BST+60%MgO11.2410.4811.603.072265-31.8181.84852360.7211.2410.4811.813.072260-29.8881.84841365.1811.2410.4811.803.072260-30.1281.83841365.1411.244.8124.524.599188-32.9579.18930494.3911.244.8124.834.600185-30.3779.17926496.8211.244.8124.794.600186-30.7579.16926496.63纯BST11.276.492.510.844336-30.521656.33338249.6011.276.492.520.844335-29.941655.80338249.4911.276.492.530.845334-29.251655.37338249.64不同比例掺杂Mgo介电性能汇总（一）2020/3/4Mgo掺杂比例(质量百分比)D(mm)L(mm)Bw(MHz)fo(GHz)QLLoss(dB)ErQftand(e-5)50%4.623.8929.605.782195-30.69147.971206479.4252.50%4.724.2931.085.379173-29.79154.52989543.9255%4.683.8918.916.432340-29.41117.662410266.8357.50%4.703.8925.426.590259-31.88111.491835359.2260%4.932.34119.819.51079-32.8984.707951196.1962.50%4.934.1158.897.857133-30.4070.761099714.80不同比例掺杂Mgo介电性能汇总（2）BST/MgO复合陶瓷微观结构分析实验展望探索最佳BST/Mgo配比探究烧结工艺•氧气氛对BST陶瓷烧结的影响•最佳保温时间•最佳烧结温度烧结BST/Mgo/BZN复合陶瓷纯BSTMgoBZN高调谐、低损耗、适当介电常数预期工作计划2013年6月拟题，立项2013年7-8月查阅相关文献，对课题初步认识2013年9月撰写开题报告，初步学习制备BST/Mgo陶瓷的方法2013年10月探究的烧结工艺2013年11月探究BST/Mgo的最佳配比2013年12月探究在配比最佳的情况下，掺杂其他改性药品对陶瓷性质的影响2014年1月中期实验总结，烧制成品两组进行性能测试，完成中期实验报告2014年2月查阅关于天线制作的文献，对集成天线初步认识2014年3月学习天线制作办法2014年4月将制备的电磁材料与天线整合，获取天线样机，并测试性能2014年5月对烧结工艺，天线制作工艺进一步优化，是天线样机指标达到预期要求2014年6月撰写论文，结题报告，申请专利预期的研究成果、考核指标及提供成果的形式•获得低损耗电磁材料，设计制造出电控/磁控调谐天线。研究成果•电磁材料参数：介电常数εr:20-150，磁导率μr:1.2-10;工作频率f:2-12GHz；电控/磁控频移Δf：10-500MHz；天线驻波比SWR≤2.0:1；增益：≥2dBi（主瓣）考核指标•发表论文1-2篇；申请专利1-2项；获得天线原理样机。成果提供形式近期工作安排表一二三四五六七1.2正常上课压片压制样品五片（每人制作一片，全体）并存放真空泵5h。晚上进行等静压（田冲，丁齐鸣）改变烧结工艺3.4配制BST/Mgo（57.5%）混合物并保存以备用（姚凤蕊，卢世阳）5.6正常上课正常上课正常上课正常上课7.8切片（田冲，王贵斌）一周一讲（每人根据这一周内阅读的文献制作简要ppt，利用下午和晚上的时间在实验室讲解）（全体）考核本周工作，进行工作总结，制定下周工作计划（全体）9.10.11真诚感谢老师的聆听和指导!Thanksforyourlistening!