Диэлектрические параметры современных малопоглощающих керамик в СВЧ, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах
Аннотация
Исследованы диэлектрические параметры в современных малопоглщающих керамиках - нитриде алюминия AlN и оксиде алюминия Al2O3 производства Китая и России в очень широком диапазоне частот 10-350 ГГц. Измерения показателя преломления n и тангенса угла диэлектрических потерь tg d проводились с использованием различных методов и измерительных установок. Для измерения диэлектрических потерь в СВЧ-диапазоне, на частоте 9.4 ГГц, использовался закрытый полый металлический резонатор. Для измерения показателя преломления в миллиметровом (ММ) и субмиллиметровом (СубММ) диапазонах, на частотах 60-350 ГГц, были использованы открытые резонаторы и панорамные измерители КСВН. Для измерения диэлектрических потерь в ММ и СубММ диапазонах были использованы различные открытые резонаторы. Измерены показатель преломления и диэлектрические потери на частотах f =70-350 ГГц в китайских керамических образцах - в трёх образцах AlN и двух образцах Al2O3. Во всех исследованных образцах потери весьма низкие: tg d <10-3. Были измерены также диэлектрические потери в образце новейшей керамики Al2O3 российского производства ОАО "Магнетон" (марки VK100M). В этом образце потери приблизительно в два раза ниже, чем в китайских образцах, и являются наименьшими среди наблюдавшихся ранее в керамиках Al2O3. Более того, эти потери лишь немного выше, чем в соответствующем монокристалле (сапфир). Рассмотрена природа наблюдаемых потерь.
- low loss ceramics
- and submillimeter ranges
- малопоглощающие керамики
- диэлектрические потери
- показатель преломления
- свч
- миллиметровый и субмиллиметровый диапазоны
- открытые резонаторы
Abstract (in English)
Dielectric parameters of the modern low-loss ceramics in the microwave, millimeter, and submillimeter ranges
The dielectric parameters in a very wide frequency range 10-350 GHz in the modern low-loss ceramics, the aluminum nitride AlN and aluminum oxide Al2O3, fabricated in China and Russia, are investigated. The measurements of the refractive index and dielectric loss tangent were conducted using different techniques and measurement setups. For the measurement of dielectric loss in the microwave range, at frequency of 9.4 GHz, the closed metal cavity resonator was used. For the measurements of refractive index in the millimeter (MM) and submillimeter (SubMM) ranges, at the frequencies of 60-350 GHz, both open resonators and scalar network analyzers were used. For the measurements of dielectric loss in the MM and SubMM ranges different open resonators were used. The refractive index and dielectric loss were measured at f =70-350 GHz. in three Chinese samples of ceramic AlN and two samples of ceramic Al2O3. In all samples the losses are very low: tan d <10-3. Also the dielectric loss was measured in newest Russian sample of ceramic Al2O3, fabricated in the PC "Magneton" (of the brand “VK100M”). The loss in it is the lowest loss observed among ceramics Al2O3. Moreover, this loss is only slightly higher, that in the corresponding single crystal (sapphire). The nature of observed losses is considered. The loss frequency dependencies in the MM and SubMM ranges in all ceramics Al2O3 studied can be well described by the linear approximation. Such dependence corresponds to the mechanism of so-called one-phonon lattice loss induced by the crystal lattice disorder.
Для цитирования
Паршин В.В., Серов Е.А., Чигряй Е.Е., Гарин Б.М., Денисюк Р.Н., Калёнов Д.С., Минцин Д., Лили Л., Яньпин Л., Яньлин Я., Юхуань Л., Цзиньцзунь Ф., Ершова П.В. Диэлектрические параметры современных малопоглощающих керамик в СВЧ, миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах // Журнал радиоэлектроники. – 2018. – № 2.