文献综述

1 引言

近年来，移动通讯的持续发展对谐振器、滤波器、介质天线等微波无器件的需求日益增长，同时对其性能提出了更高的要求。作为这些元器件关键材料的微波介质陶瓷，特别是高介电常数的微波介质陶瓷，倍受各国研究者的关注．由于谐振器与滤波器的尺寸与介电常数的平方根成反比，高介电常数的微波介质陶瓷在微波通讯电路中的应用，将大大地促进微波通信设备向微型化、集成化方向快速发展[1]。

众所周知，微波是指频段介于无线电波谱中的超短波和红外波之间的电磁波，其频率范围为300MHz～3000GHz。由于微波频率高、方向性好、能穿透电离层，而且其可用频段范围宽广，因而适用于微波通讯[2]。

1973 年，当库帕利用自己发明的便携式移动电话通话时，他还可以使用任意的电磁波频段，此时模拟手机就是靠频率的不同来区别不同用户的不同手机，而第二代手机GSM 系统则是靠极其微小的时差来区分用户。时至今日，手机用户数量呈几何级数迅速增长，手机通信网络系统已处于超负荷运转状态，频率资源已明显不能满足用户的需要，为此，必须通过拓展频率范围来实现手机网络系统的进一步扩容，于是GSM 系统工作频率已由当初的900MHz 提高到1.9GHz，第三代手机通信系统甚至提高至2.1GHz。通信基站和终端设备的工作频率更高，比如，卫星小数据站(Very Small Aperture Terminal, VSAT)频率为20～30GHz，无线固定宽带系统 (Local Multi point Distribute Service, LMDS) 频率为28～40GHz，甚至有些系统频率高达60GHz[3]。

随着通信设备运行频率的不断提高，信号延迟现象会变得更加明显，系统损耗和发热量也会随之增大，系统稳定性会逐渐变差[4,5]。为克服频率拓宽带来的众多问题，必须首先改善通信设备中关键微波器件的高频特性。这些微波器件包括微波滤波器、微波集成电路基片、介质波导、介质天线、输出窗、衰减器、匹配终端、行波管夹持棒等[6]，其主体部分由微波介质陶瓷材料制成。因此，研究开发新型的高性能微波介质陶瓷材料是未来通信事业发展的必然趋势和要求，也是提供通信品质和服务的重要保证。据统计，2002 年全球微波介质陶瓷材料的市场份额高达40 亿美元，而用其制造的电子元器件和终端用户系统所占份额更大，分别高达400 亿和4000 亿美元左右[7]。

现当代，通信领域发展迅速并取得惊人成就，移动通信基本已全民普及，随着使用人数的增多，为了扩大用户容量，必须提高通信的载波频率，这样一来，移动通信逐步向微波频段发展。微波可以适用于宇宙通讯与卫星通讯等方面[8]。由于微波优点众多，因此其在通讯领域应用前景非常广阔[9]。

微波陶瓷材料是指工作在微波和毫米波段的高性能介质材料，它是应用于现代通讯技术中的重要材料。这一类材料有点明显，如工作频率高、Q 值高、频率温度特性好等，此类材料主要以微波器件，如：介质谐振器、微波电容器、双工器、滤波器、介质波导、振荡器和天线等应用于各类军工（微波通信、卫星通讯、导航、定位、雷达、制导、预警系统和电子对抗等）和民用（通信、计算机、移动通信）等领域。其中，由微波材料制造的谐振器和介质滤波器在现代通讯器件的小型化和集成化都发挥着极其重要的作用，这些都预示着微波介质陶瓷材料已经成为目前功能材料研究的热点之一，近年来国际上对微波介质陶瓷的研究和开发越来越重视，引起了国内外的广大关注。

微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是现代通讯中广泛使用的谐振器、滤波器、介质基片、介质导波回路等微波元器件的关键材料。介质滤波器在光通信中也是必不可少的电子器件。例如，利用光缆传送的光信号必须经过光接收器才能转换为所能接受的电信号。微波介质谐振器与金属空腔谐振器相比，具有体积小、质量轻、温度稳定性好、价格便宜等优点。目前，微波介质陶瓷发展十分迅猛，已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接受器、军事雷达及全球卫星定位系统(GPS)等方面有着十分重要的应用，在现代通讯工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。

2 微波介电陶瓷的研究概述