РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2001 года по МПК C04B35/00 C04B35/453 C04B35/47 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании элементов, поглощающих радиоволны высокочастотного и сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазонов.

Важным фактором при создании элементов радиопоглощения в радиотехнике СВЧ является наличие у материала больших значений действительной части диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь [1].

Наиболее близким по технической сущности является радиопоглощающий материал на основе титаната стронция SrTiO₃ с добавками пятиокиси ниобия Nb₂O₅ или тантала Ta₂O₅ [2]. К недостаткам материала относится отсутствие указаний на его возможность использования в широком интервале температур, поскольку как диэлектрическая проницаемость, так и тангенс угла диэлектрических потерь существенно зависят от температуры и частоты. Эти величины могут расти или понижаться при повышении температуры или частоты, или иметь максимумы на их температурных или частотных зависимостях. В патенте [2] приведены данные о значениях диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материалов только при комнатной температуре и только на двух частотах СВЧ-диапазона.

Цель изобретения состоит в создании материалов с большим значением диэлектрических потерь в СВЧ-диапазоне в более широком температурном и частотном интервалах.

Цель достигается тем, что в радиопоглощающем материале на основе титаната стронция SrTiO₃ при замещении в твердом растворе стронция на висмут, а титана на хром, марганец или железо достигается большее значение как диэлектрической проницаемости, так и тангенса угла диэлектрических потерь в СВЧ-диапазоне при комнатной температуре и при повышенной температуре. Изобретение иллюстрируется данными таблиц 1-3.

Как видно из таблицы 1, при комнатной температуре при понижении частоты от 2,0 ГГц до 0,5 ГГц как значения действительной части диэлектрической проницаемости, так и тангенса угла диэлектрических потерь увеличиваются во всех материалах. При этом наибольшее значение диэлектрической проницаемости имеет место в случае материала состава 0,6SrTiO₃-0,4BiFeO₃, а диэлектрических потерь - в материале 0,4SrTiO₃-0,6BiMnO₃.

При температуре 100^oC в материале 0,6SrTiO₃-0,4BiCrO₃ диэлектрическая проницаемость при понижении частоты в указанном диапазоне также увеличивается, а тангенс потерь имеет максимальное значение среди указанных в таблице материалов при данной температуре.

Величина тангенса потерь при температурах 100^oC и 200^oC существенно больше единицы на частотах 0,5 ГГц и 2,0 ГГц в материалах 0,4SrTiO₃-0,6BiMnO₃ и 0,3SrTiO₃-0,7BiMnO₃, а в материале 0,4SrTiO₃-0,6BiMnO₃ и при комнатной температуре на частоте 0,5 ГГц.

Методика получения радиопоглощающего материала заключается в том, что включает в себя смешивание карбоната стронция, оксида титана и дополнительного компонента BiMO₃ (M = Cr, Mn, Fe), обжиг смеси на воздухе, формование и спекание при температуре от 800^oC до 1300^oC в течение нескольких часов в зависимости от химического состава материала.

Для измерения действительной части диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне СВЧ используют резонаторный измеритель параметров сегнетоэлектриков (РИПСЭ-М).

Величины диэлектрической проницаемости и тангенса потерь рассчитывают через измеренные параметры резонатора: изменение резонансной длины и добротности резонатора с образцом относительно его длины и добротности при коротком замыкании торцевого зазора. Методика измерений и расчета действительной части диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь описана в [3, 4].

Измерения проводят на образцах, изготовленных в виде цилиндров диаметром 2 мм и высотой 1 мм с нанесенными на торцевые поверхности методом вжигания серебросодержащей пасты электродами.

Рентгенофазовый анализ, проведенный на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3, показал, что образцы однофазны и обладают структурой перовскита.

Таким образом, изобретение позволяет создать материалы с большим значением диэлектрических потерь в СВЧ-диапазоне в широком температурном и частотном интервалах.

Источники информации
1. Сб. "Сегнетомагнитные вещества"/ Под ред. доктора физ.-мат. наук, профессора Ю.Н.Веневцева и доктора физ.-мат. наук В.Н.Любимова // М.: Наука, 1990, с. 152-163.

2. Европейский патент N 0331578, МПК⁶ C 04 B 35/46, 1989 (прототип).

3. Швидченко Б.И., Щеткин Н.А.,Сибирцев С.Н. Импедансный измеритель температурно-реверсивных характеристик сегнетоэлектриков диапазона 0,5-3,0 ГГц // Метрология и точные измерения, 1976, вып. 12 (III), с. 20-23.

4. Щеткин Н. А. , Швидченко Б.И. Измерение сегнетоэлектриков на СВЧ // Измерительная техника, 1974, N 8, с. 56-57.

Радиопоглощающий материал на основе титаната стронция и дополнительного компонента BiMO₃, где M выбирается из группы элементов, включающей хром, марганец, железо. Использование: в радиоэлектронной технике при получении материала с высокими значениями действительной части диэлектрической проницаемости и высокими диэлектрическими потерями в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне - радиопоглощающего материала. Технический результат: создание материалов с большим значением диэлектрических потерь в СВЧ-диапазоне в широком температурном и частотном интервалах. 3 табл.

Радиопоглощающий материал на основе титаната стронция, отличающийся тем, что состоит из смеси 0,30 - 0,45 или 0,55 - 0,75 мольных долей титаната стронция, а также 0,70 - 0,55 или 0,45 - 0,25 мольных долей соответственно соединений с общей формулой ВiMO₃, где М выбирается из группы элементов, включающей хром, марганец, железо.