KR100489886B1 - Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof - Google Patents
Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100489886B1 KR100489886B1 KR10-2002-0035176A KR20020035176A KR100489886B1 KR 100489886 B1 KR100489886 B1 KR 100489886B1 KR 20020035176 A KR20020035176 A KR 20020035176A KR 100489886 B1 KR100489886 B1 KR 100489886B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dielectric
- composition
- dielectric ceramic
- batio
- microwave dielectric
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
- B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
- B43K23/00—Holders or connectors for writing implements; Means for protecting the writing-points
- B43K23/012—Holders for attachment to finger tips
Abstract
Ba와 Ti의 비가 1:4 ~ 4.3으로 구성되는 유전체 조성물에서 Ba-화합물의 출발물질로 BaTiO3를 사용하여 일반식 (1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O 3+zCeO2로 표시되며, 3 ≤ x ≤3.3, 0.035 ≤ y ≤0.3, 0.025 ≤ z ≤0.07 범위의 값을 가지며, 여기에 추가적으로 전체 조성물에 대하여 중량비로 WO3, SrWO4, Nd2O3, Mn(NO3)2·nH2O가 중량비로 동시 혹은 각각 0.3% ~ 5%이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법이 개시된다. 이 유전체 세라믹은 유전율이 40∼65이고 품질계수(Q×fo) 값이 15000에서 40000 이상으로 우수한 유전특성을 갖고 있고, 공진주파수 온도계수를 조절할수 있어 패치안테나, 유전체 공진기등으로 사용할 수 있으며, 특히 18mm×18mm, 15mm×15mm GPS 패치 안테나, C-band용 유전체 공진기에 적합하다.BaTiO 3 is used as a starting material of Ba-compound in the dielectric composition consisting of a ratio of Ba to Ti of 1: 4 to 4.3 using general formula (1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2 It has a value ranging from 3 ≤ x ≤ 3.3, 0.035 ≤ y ≤ 0.3, 0.025 ≤ z ≤ 0.07, and additionally added to the total composition by weight ratio WO 3 , SrWO 4 , Nd 2 O 3 , Mn (NO 3 ) A microwave dielectric ceramic composition and a method for producing the same are characterized in that 2 nH 2 O is added simultaneously or in a weight ratio of 0.3% to 5% or less. This dielectric ceramic has excellent dielectric properties with a dielectric constant of 40-65 and a quality factor (Q × f o ) of 15000 to over 40000. It can be used as a patch antenna or dielectric resonator by adjusting the resonant frequency and temperature coefficient. It is especially suitable for 18mm × 18mm, 15mm × 15mm GPS patch antennas and C-band dielectric resonators.
Description
본 발명은 마이크로파용 유전체 세라믹 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예를 들어, 마이크로파 대역에서 작동되는 GPS 패치(Patch) 안테나, 유전체 공진기, 유전체 안테나와 같은 마이크로파 디바이스용 유전체 세라믹 조성물에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to dielectric ceramic compositions for microwaves, and more particularly to dielectric ceramic compositions for microwave devices such as GPS patch antennas, dielectric resonators, dielectric antennas operating in microwave bands.
500MHz부터 30GHz 사이의 고주파 대역에서 사용 가능한 유전체 세라믹스의 특성은 (1) 유전율 (εr : dielectric constant ) (2) 공진주파수의 온도계수(τf : Temperature coefficient of resonance frequency)와 (3) Q ×fo (Q ∝ 1/tanδ : quality factor )에 의해 평가된다. 유전율은 어떤 사용주파수(공진주파수)에서 공진기의 크기를 결정하는 인자로 부품의 소형화를 위해서는 높은 유전율이 요구된다. 공진주파수의 온도계수는 사용주파수(공진주파수)의 온도의존성을 나타내는 것으로 실내외의 가혹한 조건에서 쓰여지게 되는 통신기기의 동작주파수의 안정화와 관련되는 인자로 일반적으로 ±10ppm/℃이내의 특성을 요구한다. Q ×fo 는 유전손실과 관련되는 인자로서 Q ×fo값이 클수록 유전손실이 작아지므로 유전체 필터로 사용할 때 대역통과특성 즉, 공진기의 주파수 특성이 향상된다. 따라서 공진기와 필터의 주파수 폭을 좁게하여 잡음을 줄이기 위해서는 높은 품질계수가 요구된다.The characteristics of dielectric ceramics that can be used in the high frequency band between 500 MHz and 30 GHz are (1) dielectric constant (ε r : dielectric constant) (2) temperature coefficient of resonance frequency (τ f ) and (3) Q × f o (Q ∝ 1 / tanδ: quality factor). The permittivity is a factor that determines the size of the resonator at a certain operating frequency (resonance frequency). High permittivity is required for miniaturization of components. The temperature coefficient of the resonant frequency indicates the temperature dependence of the operating frequency (resonant frequency) and is a factor related to the stabilization of the operating frequency of a communication device used in harsh conditions indoors and outdoors, and generally requires characteristics within ± 10 ppm / ° C. . Q x f o is a factor related to the dielectric loss. As the value of Q x f o increases, the dielectric loss decreases, so that the bandpass characteristic, that is, the frequency characteristic of the resonator is improved when used as the dielectric filter. Therefore, in order to reduce noise by narrowing the frequency width of the resonator and the filter, a high quality factor is required.
최근 들어 이동통신 및 위성방송 등의 정보통신기기의 이용 확대로 마이크로파를 이용하는 유전체 세라믹 소자에 관한 관심이 고조되고 있다. 특히 이동통신매체로서는 자동차전화, 무선전화, 페이저, GPS(Global Positioning System) 등을 들 수 있는데, 마이크로파용 유전체 세라믹은 이들 시스템에서 여파기(filter), 공진기, 듀플렉서(duplexer) 및 안테나(antenna)의 수동소자부품의 재료로 사용된다.Recently, as the use of information communication devices such as mobile communication and satellite broadcasting increases, interest in dielectric ceramic devices using microwaves is increasing. Particularly, mobile communication media include automotive telephones, wireless telephones, pagers, and GPS (Global Positioning System). Microwave dielectric ceramics are used in filters, resonators, duplexers and antennas in these systems. Used as a material for passive components.
고주파 대역에서 유전체를 사용하는 이유는 온도에 대한 안정성과 소형화를 이룰 수 있기 때문이다. 유전체내에서는 고주파의 파장이 유전체의 유전상수에 반비례하여 파장이 만큼 짧아지게 되므로 유전상수가 클수록 소자의 소형화가 가능하게 되고, 금속으로 소자를 만들었을 때에는 부피가 커지는 것은 물론이고 금속의 열팽창에 의해 주파수의 안정도가 떨어지게 되는데 이러한 현상들은 유전체를 사용함으로써 해결될 수 있다.The reason for using dielectric in high frequency band is that it can achieve stability and miniaturization with respect to temperature. In the dielectric, the wavelength of high frequency is inversely proportional to the dielectric constant of the dielectric. The shorter the dielectric constant, the smaller the device becomes, and when the device is made of metal, the volume becomes large and the stability of the frequency is lowered by the thermal expansion of the metal. These phenomena can be solved by using a dielectric material. have.
유전체 세라믹은 이동/위성통신부품의 중요한 위치를 차지하고 있으며 사용주파수와 사용 목적에 따라 특성과 크기가 틀려진다. 저잡음변환기(Low Noise Block C onverter : 이하, "LNB"라 함)용 유전체 공진기로는 높은 온도안정성이 필수적이며 따라서 공진주파수 온도계수가 가장 중요한 특성이 되며, LNB의 소형화를 위해서는 높은 유전율이 필요하다. 반면에 GPS 패치 안테나용으로는 사용하는 주파수의 대역폭이 크기 때문에 온도계수 보다는 원하는 패치 사이즈에 맞는 유전율의 제어가 중요하다. Dielectric ceramics occupy an important position in mobile / satellite communication components, and their characteristics and sizes vary depending on the frequency and purpose of use. As a dielectric resonator for a low noise block converter (hereinafter referred to as "LNB"), high temperature stability is essential, and thus the resonant frequency temperature coefficient is the most important characteristic, and a high dielectric constant is required for the miniaturization of the LNB. On the other hand, for the GPS patch antenna, because the bandwidth of the frequency used is large, it is important to control the dielectric constant according to the desired patch size rather than the temperature coefficient.
유전체 세라믹 조성물에 대한 연구는 최초로 TiO2가 개발된 이래 많은 티탄산계 재료에 대한 연구가 수행되어 졌다. 그 결과 현재 사용되고 있는 마이크로파 유전체 조성들은 Ba2Ti9O20, (Zr,Sn)TiO4, BaO-Nd2O 3-4TiO2계(BNT계)등 TiO2계와, 최근에는 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3, Ba(Zn1/3Ta2/3)O3 등과 같은 복합페로브스카이트 구조를 갖는 유전체들이 많이 발견되었으며, 또한 CaTiO3-NdAlO3, CaTiO3 - La(Zn1/2 Ti1/2)O3등과 같이 두 종류이상의 페로브스카이트 구조를 갖는 고용체를 이용하여 새로운 유전체 재료를 개발하려는 노력이 시도되고 있다.Research into dielectric ceramic compositions has been conducted on many titanic acid-based materials since TiO 2 was first developed. As a result, currently used microwave dielectric compositions include TiO 2 based on Ba 2 Ti 9 O 20 , (Zr, Sn) TiO 4 , BaO-Nd 2 O 3 -4 TiO 2 based (BNT), and Ba (Mg 1). / 3 Ta 2/3 ) O 3 , Ba (Zn 1/3 Ta 2/3 ) O 3 and many other dielectrics with complex perovskite structures have been found, and also CaTiO 3 -NdAlO 3 , CaTiO 3 -La Efforts have been made to develop new dielectric materials using solid solutions having two or more types of perovskite structures, such as (Zn 1/2 Ti 1/2 ) O 3 .
이중에서 LNB용 유전체 공진기로 C-band 대역(5GHz대)에서 사용되어왔던 재료는 유전율 37을 갖는 BaO-TiO2계(BT계), 유전율 45를 갖는 CaTiO3-NdAlO3 이다. 그러나 BT계는 유전율이 낮아 LNB의 소형화에 부응할 수 없어 현재는 Ku-Band대역(10GHz대)에서도 제한적으로 사용되고 있으며, CaTiO3-NdAlO3는 아직까지도 C-band와 Ku-band 용 유전체 공진기로 사용되고 있으나 LNB에서 가장 많은 부피를 차지하고 있는 유전체 공진기의 소형화는 끊임없이 추진되고 있어 현재는 C-band용으로 유전율 50을 적용하는 연구가 진행되고 있으며 요구되는 공진주파수 온도계수는 9±1ppm/℃이다.Among them, the materials that have been used in the C-band band (5 GHz band) as the dielectric resonator for LNB are BaO-TiO 2 based (BT) having a dielectric constant of 37 and CaTiO 3 -NdAlO 3 having a dielectric constant of 45. However, the BT-based low dielectric constant cannot meet the miniaturization of the LNB, so it is currently used in the Ku-Band band (10 GHz band) and CaTiO 3 -NdAlO 3 is still used as a dielectric resonator for C-band and Ku-band. Although miniaturization of the dielectric resonator which occupies the largest volume in the LNB is being continually pursued, the study of applying the dielectric constant of 50 for C-band is underway and the required resonant frequency temperature coefficient is 9 ± 1ppm / ℃.
한편 GPS Patch 안테나도 소형화 연구가 진행되어 유전율 20인 MgTiO3-CaTiO3계 재료를 이용한 25mm×25mm 크기의 패치 안테나가 널리 보급되어 있고, 유전율 37인 BT계를 이용하여 20mm×20mm 크기의 소형화된 패치 안테나가 개발되었다. 그러나, 18mm×18mm 크기 이하의 패치 안테나를 제조하기 위해서는 유전율이 43 ~ 45이거나 그 이상인 재료가 필요하다.On the other hand, the GPS patch antenna has also been miniaturized, and a patch antenna having a size of 25mm × 25mm using MgTiO 3 -CaTiO 3 based material having a dielectric constant of 20 has been widely used, and a size of 20mm × 20mm has been reduced using a BT system having a dielectric constant of 37. Patch antennas have been developed. However, in order to manufacture a patch antenna of 18 mm x 18 mm or less, a material having a dielectric constant of 43 to 45 or more is required.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점과 부품개발의 추세를 인식한 바탕에서 유전특성을 개선하여 부품의 소형화를 이룰 수 있는 마이크로파 유전체 세라믹 조성물과 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a microwave dielectric ceramic composition capable of miniaturizing parts by improving dielectric properties on the basis of recognizing the problems of the prior art and the trend of component development as described above, and an object thereof.
이와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따르면, Ba와 Ti의 비가 1:4 ~ 1:4.3으로 구성되는 유전체 조성물에서 Ba-화합물의 출발물질로 BaTiO3를 사용하여 일반식 (1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O3+zCeO2로 표시되며, 3 ≤ x ≤3.3, 0.035 ≤ y ≤0.3, 0.025 ≤ z ≤0.07 범위의 값을 가지며, 여기에 추가적으로 전체 조성물에 대하여 중량비로 WO3, SrWO4, Nd2O3, Mn(NO3)2·nH 2O가 중량비로 동시 혹은 각각 0.3% ~ 5%의 범위로 첨가되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 유전체 세라믹 조성물을 제공한다.For this purpose, according to the present invention, BaTiO 3 is used as a starting material of a Ba compound in a dielectric composition consisting of a ratio of Ba to Ti of 1: 4 to 1: 4.3, using general formula (1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2, having values in the range of 3 ≦ x ≦ 3.3, 0.035 ≦ y ≦ 0.3, 0.025 ≦ z ≦ 0.07, and additionally WO 3 in weight ratio for the whole composition. , SrWO 4 , Nd 2 O 3 , Mn (NO 3 ) 2 · nH 2 O provides a microwave dielectric ceramic composition characterized in that the weight ratio is added simultaneously or in the range of 0.3% to 5%, respectively.
BaTi4O9, Ba2Ti9O20, BaO-Nd2O3 -4TiO2계(BNT계)등 BaO-TiO2계 산화물은 합성시 Ba- 화합물의 출발물질로 BaCO3를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 이 경우 BaCO3중의 CO2는 제조공정(하소)중에 기체상태로 휘발하여 질량감손을 가져와 양산시 생산성의 저하를 가져온다. 따라서 본 발명은 양산을 목적으로, 일반적으로 사용되는 BaCO3 대신에 BaTiO3를 사용하여 제품의 생산성향상을 도모하였다.BaO-TiO 2 -based oxides such as BaTi 4 O 9 , Ba 2 Ti 9 O 20 , BaO-Nd 2 O 3 -4 TiO 2 -based (BNT-based), etc., generally use BaCO 3 as a starting material for Ba- compounds. to be. However, in this case, CO 2 in BaCO 3 volatilizes in the gaseous state during the manufacturing process (calcination), resulting in mass loss, which leads to a decrease in productivity during mass production. Therefore, the present invention aims to improve the productivity of the product by using BaTiO 3 instead of BaCO 3 generally used for mass production.
또한, 본 발명은 SrCO3와 WO3 분말을 혼합하고 열처리하여 SrWO4 분말을 준비하고, (1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O3+zCeO2로 표시되는 조성에 중량비로 WO3, SrWO4, Nd2O3, Mn(NO3)2·nH2O등과 함께 각각, 혹은 동시에 5%이하의 비율로 혼합하여 하소한후, 상기 하소분말을 분쇄하여 소정 형태로 성형하고, 성형체를 1280 ~ 1350℃의 온도범위에서 열처리하여 소결체를 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 마이크로파 유전체 세라믹 조성물 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is to prepare a SrWO 4 powder by mixing and heat treatment SrCO 3 and WO 3 powder, (1-yz) [BaTiO 3 + x TiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2 in a weight ratio to the composition After calcining by mixing with WO 3 , SrWO 4 , Nd 2 O 3 , Mn (NO 3 ) 2 · nH 2 O, etc., respectively or simultaneously at a rate of 5% or less, the calcined powder is pulverized and shaped into a predetermined shape. The present invention provides a method for producing a microwave dielectric ceramic composition, comprising forming a sintered body by heat-treating the molded body in a temperature range of 1280 to 1350 ° C.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
SrCO3와 WO3 분말을 1:1 몰비로 칭량하고 분말 대 증류수의 비가 1:1에서 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 습식혼합후 120℃에서 건조시켰다. 건조된 분말을 알루미나 도가니에 넣고 900℃에서 3시간 하소시켜 SrWO4 분말을 얻었다.SrCO 3 and WO 3 powders were weighed in a 1: 1 molar ratio and dried at 120 ° C. after wet mixing for 24 hours using zirconia balls at a 1: 1 ratio of powder to distilled water. The dried powder was placed in an alumina crucible and calcined at 900 ° C. for 3 hours to obtain SrWO 4 powder.
BaTiO3와 TiO2, Sm2O3, CeO2를 (1-y-z)[BaTiO3 +xTiO2]+ySm2O3+zCeO2의 몰비에 맞게 칭량하고(3≤x≤3.3, 0.035≤y≤0.3, 0.025≤z≤0.07), 여기에 WO3, SrWO4, Nd2O3, Mn(NO3)2·nH2O를 중량비로 각각 혹은 동시에 0.3% ~ 5%의 범위로 첨가한 후 얻은 다양한 조성의 혼합 분말들을 준비하였다.BaTiO 3 and TiO 2 , Sm 2 O 3 , CeO 2 are weighed according to the molar ratio of (1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2 (3 ≦ x ≦ 3.3, 0.035 ≦ y ≤ 0.3, 0.025 ≤ z ≤ 0.07), to which WO 3 , SrWO 4 , Nd 2 O 3 , Mn (NO 3 ) 2 · nH 2 O are each added at the weight ratio or simultaneously in the range of 0.3% to 5% The mixed powders of various compositions obtained were prepared.
분말 대 증류수의 비를 1:1로 조절하여 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 습식혼합후 120℃에서 건조시켰다. 건조된 분말을 알루미나 도가니에 넣고 1000℃에서 3시간 하소하였다.The ratio of powder to distilled water was adjusted to 1: 1, followed by wet mixing for 24 hours using zirconia balls and drying at 120 ° C. The dried powder was placed in an alumina crucible and calcined at 1000 ° C. for 3 hours.
하소한 각각의 분말은 24시간 볼밀링하여 80MPa의 압력으로 직경 15mm, 두께 7mm의 원판 형상으로 일축가압성형을 하였다. 성형체를 1280 ~ 1350℃의 온도 범위에서 열처리하여 치밀한 소결체를 얻었다. 하소 및 소결시 승온속도는 5℃/min 이었고 이후 노냉하였다. 소결된 시편의 양편을 알루미나 페이스트 1㎛과 0.3㎛을 이용 경면처리후 품질계수값(Q×fo), 공진주파수 온도계수(τf) 및 유전율(εr )을 네트워크 분석기(HP8753D)를 이용하여 하키-콜만(Hakki-Coleman)의 평형도체판법(post resonator method)으로 측정하였다. 이상의 결과를 표1에 나타내었다.Each calcined powder was ball milled for 24 hours and uniaxially press-molded into a disc shape having a diameter of 15 mm and a thickness of 7 mm at a pressure of 80 MPa. The compact was heat-treated at a temperature range of 1280-1350 ° C. to obtain a compact sintered compact. The rate of temperature increase during calcination and sintering was 5 ° C./min and then furnace cooled. Both surfaces of the sintered specimens were alumina paste 1 μm and 0.3 μm, and after specular treatment, the quality factor (Q × f o ), the resonant frequency temperature coefficient (τ f ), and the dielectric constant (ε r ) were measured using a network analyzer (HP8753D). It was measured by the Hockey-Coleman post resonator method. The above results are shown in Table 1.
본 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물의 유전특성Dielectric Properties of Dielectric Ceramic Compositions According to the Present Invention
표 1에서 보는바와같이 (1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O3+zCeO 2는 x, y, z값의 변화에 따라 유전율이 매우 폭넓게 나타나고 있으며 공진주파수 온도계수는 x값이 3.2이상일 경우 10ppm/℃이내의 값을 갖는다.(시료번호 4∼25, 28∼46)As shown in Table 1, (1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2 has a very wide dielectric constant according to the change of x, y, and z values. If it is 3.2 or more, it has a value within 10ppm / ℃ (Sample Nos. 4 to 25 and 28 to 46).
(1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O3+zCeO2에서 x=3.2, 0.08≤y≤0.1, 0.025≤z≤0.065인 조성과 여기에 SrWO4와 Mn(NO3)2·nH2O를 각각 혹은 동시에 중량비로 1%이하로 첨가되는 조성은(시료번호 10∼17) 유전율 44∼45, 품질계수(Q×fo) 25000이상, 온도계수 5∼8ppm/℃이었다. 따라서 18mm×18mm GPS 패치 안테나에 적합하다.(1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2, where x = 3.2, 0.08 ≦ y ≦ 0.1, 0.025 ≦ z ≦ 0.065, and SrWO 4 and Mn (NO 3 ) 2 · nH 2 o was added to the composition to be less than 1% each, or at the same time the weight ratio (sample Nos. 10-17) 44-45 permittivity, quality factor (Q × f o) was 25000 or more, the temperature coefficient 5~8ppm / ℃. It is therefore suitable for 18mm x 18mm GPS patch antennas.
(1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O3+zCeO2에서 x=3.2, y=0.25, z=0.025인 조성은 (시료번호 24) 유전율 58.3, 품질계수(Q×fo) 17000이상, 온도계수 3.5ppm/℃이었다. 이는 15mm×15mm GPS Patch 안테나로 적용할 수 있다.For (1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2 , the composition with x = 3.2, y = 0.25, z = 0.025 is (Sample No. 24) dielectric constant 58.3, quality factor (Q × f o ) 17,000 or more and the temperature coefficient was 3.5 ppm / 占 폚. This can be applied with a 15mm × 15mm GPS Patch Antenna.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 고주파 유전체재료(시료번호 24)를 이용하여 15mm×15mm GPS 패치 안테나를 제조한 후, Patch 안테나의 Return Loss 결과를 나타낸 것이다. Patch안테나의 특성평가는 Center Frequency(fo), Return Loss, Impedance Matching등의 항목으로 평가된다. 원래 GPS 위성신호는 1575.42MHz이나 케이스의 영향을 고려해 5MHz 정도 높은 fo를 선택하는 것이 일반적이며, Return Loss는 10dB이상, Input Impedance는 50Ω이며 Impedance Matching은 Return Loss가 10dB 이상으로 떨어지면 양호한 특성으로 평가한다. 도면을 보면 fo = 1.580GHz이며, Return Loss 가 19dB이상 떨어지므로 50Ω Impedance matching 또한 잘되었음을 알수 있으며, 이때 Bandwidth는 9MHz이다. GPS 위성신호인 1575.42MHz에서 일반적으로 사용되는 유전율 20 재료를 기반으로한 패치 안테나의 경우 그 크기가 25×25×4이나, 유전율 44∼45 재료를 기반으로한 패치 안테나의 경우는 그 크기가 18×18×4이며, 본 발명에 의하여 유전율 58∼60을 갖는 재료를 사용할 경우 15×15×4로 크기를 줄일 수 있다. 따라서 본발명은 GPS 패치 안테나의 소형화에도 적합한 재료임을 알 수 있다.FIG. 1 shows a return loss result of a patch antenna after fabricating a 15 mm × 15 mm GPS patch antenna using a high frequency dielectric material (sample number 24) manufactured by the present invention. The characteristics of patch antennas are evaluated in terms of Center Frequency (f o ), Return Loss, and Impedance Matching. Originally, the GPS satellite signal is 1575.42MHz, but it is generally selected to have a high F o about 5MHz considering the effect of the case. Return Loss is more than 10dB, Input Impedance is 50Ω, and Impedance Matching is evaluated as good characteristic when Return Loss drops to 10dB or more. do. In the figure, f o = 1.580 GHz and Return Loss drops by more than 19dB, so it can be seen that 50Ω Impedance matching is also good. At this time, the bandwidth is 9MHz. A patch antenna based on a dielectric constant of 20 materials commonly used at GPS satellite signals 1575.42 MHz has a size of 25 × 25 × 4, but a patch antenna based on a dielectric constant of 44 to 45 has a size of 18 According to the present invention, when the material having a dielectric constant of 58 to 60 is used, the size can be reduced to 15 × 15 × 4. Therefore, it can be seen that the present invention is a material suitable for miniaturization of the GPS patch antenna.
(1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O3+zCeO2에서 x=3.2, y=0.18, z=0.025인 조성과 여기에 WO3, SrWO4, Nd2O3, Mn(NO3)2·nH 2O를 각각 혹은 동시에 중량비로 5%이하로 첨가되는 조성은(시료번호 36∼46) 유전율 50±1, 품질계수(Q×fo) 20000이상, 온도계수 9±1ppm/℃이었다.(1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2 wherein x = 3.2, y = 0.18, z = 0.025, and WO 3 , SrWO 4 , Nd 2 O 3 , Mn ( NO 3) 2 · composition which is added to no more than 5% of nH 2 O, respectively, or at the same time the weight ratio (sample Nos. 36-46), the dielectric constant 50 ± 1, the quality factor (Q × f o) 20000 or more, the temperature coefficient 9 ± 1ppm / ° C.
표 2는 본발명에 의하여 제조된(시료번호 46) 마이크로파 유전체 재료로 만들어진 유전체 공진기의 Size와 공진주파수를 나타낸 것이다. 현재 C-band LNB의 사용주파수는 5.15GHz±20MHz와 5.75GHz±20MHz이다. 표 2에서 볼 수 있는 것처럼 본 발명에 의하여 제조된 마이크로파 유전체재료를 이용하여 내경 3.70±0.1mm, 외경 10.40∼11.00mm, 두께 2.70∼4.00mm로 조절하여 C-band 대역에서 LNB용 유전체 공진기로 적용할 수 있다. 따라서 (1-y-z)[BaTiO3+xTiO2]+ySm2O3+zCeO 2에서 x=3.2, y=0.18, z=0.025인 조성과 여기에 WO3, SrWO4, Nd2O3, Mn(NO 3)2·nH2O를 각각 혹은 동시에 중량비로 5%이하로 첨가되는 조성은(시료번호 36∼46) C-band용 유전체 공진기로 사용하기에 적합하다.Table 2 shows the sizes and resonant frequencies of dielectric resonators made from microwave dielectric materials prepared according to the present invention (Sample No. 46). Current frequency of C-band LNB is 5.15GHz ± 20MHz and 5.75GHz ± 20MHz. As shown in Table 2, the microwave dielectric material manufactured according to the present invention was used to adjust the inner diameter to 3.70 ± 0.1mm, the outer diameter of 10.40 to 11.00mm, and the thickness of 2.70 to 4.00mm to be applied as a dielectric resonator for LNB in the C-band band. can do. Thus, the composition of (1-yz) [BaTiO 3 + xTiO 2 ] + ySm 2 O 3 + zCeO 2 with x = 3.2, y = 0.18, z = 0.025 and WO 3 , SrWO 4 , Nd 2 O 3 , Mn A composition in which (NO 3 ) 2 nH 2 O is added at the same or less than 5% by weight (Sample Nos. 36 to 46) is suitable for use as a C-band dielectric resonator.
LNB용 C-band 유전체 공진기의 Size 및 공진주파수 Size and Resonance Frequency of C-band Dielectric Resonator for LNB
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 유전체 조성물은 유전율이 40∼65이고 품질계수(Q×fo) 값이 15000에서 40000 이상으로 우수한 유전특성을 갖고 있고, 공진주파수 온도계수를 조절할수 있어 패치안테나, 유전체 공진기등으로 사용할 수 있으며, 특히 18mm×18mm, 15mm×15mm GPS Patch 안테나, C-band용 유전체 공진기에 적합한 재료이다.As described above, the dielectric composition according to the present invention has excellent dielectric properties with a dielectric constant of 40 to 65 and a quality factor (Q × f o ) of 15000 to 40000 or more, and can adjust the resonant frequency temperature coefficient of the patch antenna, It can be used as dielectric resonator, and especially suitable for 18mm × 18mm, 15mm × 15mm GPS Patch Antenna, C-band dielectric resonator.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 고주파 유전체재료를 이용하여 15mm×15mm GPS 패치 안테나를 제조한 후 GPS 패치 안테나의 Return Loss 결과를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the result of the return loss of the GPS patch antenna after manufacturing a 15mm x 15mm GPS patch antenna using a high-frequency dielectric material prepared by the present invention.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2002-0035176A KR100489886B1 (en) | 2002-06-22 | 2002-06-22 | Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2002-0035176A KR100489886B1 (en) | 2002-06-22 | 2002-06-22 | Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20030097556A KR20030097556A (en) | 2003-12-31 |
KR100489886B1 true KR100489886B1 (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=32388088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR10-2002-0035176A KR100489886B1 (en) | 2002-06-22 | 2002-06-22 | Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100489886B1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63294609A (en) * | 1987-05-27 | 1988-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | Dielectric porcelain materials |
US5128290A (en) * | 1990-07-13 | 1992-07-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ceramic dielectric materials for microwave use and a method for producing thereof |
KR940006426A (en) * | 1992-06-15 | 1994-03-23 | 미요시 도시오 | Light fixture of discoloration temperature |
KR970005886A (en) * | 1995-07-28 | 1997-02-19 | 배순훈 | Emergency light flasher using anti-lock brake system |
KR0174719B1 (en) * | 1996-10-16 | 1999-01-15 | 조희재 | Dielectric ceramic composition |
US5866494A (en) * | 1996-08-13 | 1999-02-02 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | High dielectric ceramic composition for computer module |
KR20030097555A (en) * | 2002-06-22 | 2003-12-31 | 에이스트로닉스 주식회사 | Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof |
-
2002
- 2002-06-22 KR KR10-2002-0035176A patent/KR100489886B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63294609A (en) * | 1987-05-27 | 1988-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | Dielectric porcelain materials |
US5128290A (en) * | 1990-07-13 | 1992-07-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ceramic dielectric materials for microwave use and a method for producing thereof |
KR940006426A (en) * | 1992-06-15 | 1994-03-23 | 미요시 도시오 | Light fixture of discoloration temperature |
KR970005886A (en) * | 1995-07-28 | 1997-02-19 | 배순훈 | Emergency light flasher using anti-lock brake system |
US5866494A (en) * | 1996-08-13 | 1999-02-02 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | High dielectric ceramic composition for computer module |
KR100205256B1 (en) * | 1996-08-13 | 1999-07-01 | 윤덕용 | Ceramic capacitor composite for computer module |
KR0174719B1 (en) * | 1996-10-16 | 1999-01-15 | 조희재 | Dielectric ceramic composition |
KR20030097555A (en) * | 2002-06-22 | 2003-12-31 | 에이스트로닉스 주식회사 | Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20030097556A (en) | 2003-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100406123B1 (en) | High Frequency Dielectric Ceramic Composition, Dielectric Resonator, Dielectric Filter, Dielectric Duplexer, and Communication System | |
KR100471932B1 (en) | Low Temperature Co-Firing Ceramic (LTCC) Composition for Microwave Frequency | |
KR100489886B1 (en) | Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof | |
KR100489887B1 (en) | Microwave dielectric ceramic compositions and prepartion method thereof | |
KR100489885B1 (en) | Microwave dielectric ceramic compositions and preperation method therof | |
JPH11130528A (en) | Dielectric ceramic composition and dielectric resonator produced by using the composition | |
US6940371B2 (en) | High frequency dielectric ceramic composition, dielectric resonator, dielectric filter, dielectric duplexer, and communication device | |
KR20030040081A (en) | Dielectric porcelain composition | |
KR100339097B1 (en) | Compositions of Microwave Dielectrics and Production Method thereof | |
KR100234017B1 (en) | Dielectric ceramic composition | |
KR100487204B1 (en) | Microwave dielectric ceramic composition and method for manufacturing the same | |
KR100471933B1 (en) | Microwave Dielectric Ceramic Composition Having High Quality Factor | |
KR100234018B1 (en) | Dielectric ceramic compositions | |
KR100454711B1 (en) | Microwave dielectric ceramic compositions | |
KR100402469B1 (en) | Microwave Dielectric Ceramic Compositions | |
KR100212583B1 (en) | Microwave dielectric composition | |
KR100603743B1 (en) | High Frequency Dielectric Ceramic Compositions for Low Temperature Sintering And Fabricating Method Thereof | |
KR100415983B1 (en) | Dielectric Ceramic Compositions for High Frequency Applications | |
KR100356641B1 (en) | Dielectric Ceramic Compositions for High Frequency | |
KR100234019B1 (en) | Dielectric ceramic compositions | |
KR100261549B1 (en) | Dielectric ceramic composition for microwave | |
KR100240006B1 (en) | Dielectric ceramic composition | |
JP3330024B2 (en) | High frequency dielectric ceramic composition | |
KR100415219B1 (en) | Ceramic Compositions of Microwave Dielectrics | |
KR20000058590A (en) | A didelectric material for microwave |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |