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近年来，随着第五代移动通讯技术(5G)的快速布局，虚拟现实、自动驾驶、远程医疗等新式应用场景带来数据浪潮将引起更高的电力消耗。以5G基站为例，大规模天线技术(Massive MIMO)的引入使5G基站能耗达到4G基站的3倍，如何降低微波系统功耗成为5G发展的首要问题。高品质因数(Q值)微波介质陶瓷是低功耗微波器件的基础，综合提升微波介质陶瓷介电性能是解决5G功耗问题的关键。本文以MgTiO3为基础，通过掺杂、复合等工艺，制备出具有适中介电常数、高Q值、谐振频率温度系数近零的微波介质陶瓷；并基于MgTiO3陶瓷基板，研发面向5G网络的C波段(4~8GHz)低损耗陶瓷基微带线滤波器，具有重要的理论及应用价值。本文的主要研究内容及结果如下：
1、为提升MgTiO3微波介质陶瓷的品质因数，通过低熔点氟化物MgF2掺杂形成液相促进陶瓷致密化烧结过程，并以过量镁元素掺杂改善陶瓷晶相。在此基础上进行如下分析：(1)探究了R-P相结构对品质因数的影响机理；(2)基于体积密度表征以及漏导电流变化趋势，建立了微波介质陶瓷微观结构与介电性能间的作用关系。最终制备MgTiO3-3wt%MgF2样品具有如下微波介电性能：εr=18.09,Qf=262,900GHz(@8.98GHz),τf=-41.5×10-6/℃，有望满足5G微波通信的低损耗应用需求，但谐振频率温度系数需要进一步改进。
2、为调节MgTiO3微波介质陶瓷的负谐振频率温度系数近零，采用具有正谐振频率温度系数的(Ca0.8Sr0.2)TiO3体系进行复合。通过分析复合体系的物相组成与微观结构，建立微波介质陶瓷介电性能与物相组成之间的内在关联。最终制备3wt%MgF2掺杂0.95MgTiO3-0.05(Ca0.8Sr0.2)TiO3样品具有如下微波介电性能：εr=19.99,Qf=90,100GHz(@8.72GHz),τf=-2.9×10-6/℃，满足低损耗微带线滤波器基板应用需求。
3、基于MgTiO3-3wt%MgF2陶瓷基板研发了一款4阶6.1GHz的C波段平行耦合微带线滤波器。基于AgilentADS软件系统分析了基板各性能参数对滤波器S参数的影响。最终测试结果：滤波器中心频率f0=6.1GHz，相对带宽FBW约6.5%，带内插入损耗|S21|小于3dB，最优值1.18dB，带内回波损耗|S11|大于15dB，5.4GHz处|S21|值衰减大于30dB，6.8GHz处|S21|值衰减大于20dB，为5G网络C波段微波系统实现提供了新的器件选择，具有重要的应用价值。
1、为提升MgTiO3微波介质陶瓷的品质因数，通过低熔点氟化物MgF2掺杂形成液相促进陶瓷致密化烧结过程，并以过量镁元素掺杂改善陶瓷晶相。在此基础上进行如下分析：(1)探究了R-P相结构对品质因数的影响机理；(2)基于体积密度表征以及漏导电流变化趋势，建立了微波介质陶瓷微观结构与介电性能间的作用关系。最终制备MgTiO3-3wt%MgF2样品具有如下微波介电性能：εr=18.09,Qf=262,900GHz(@8.98GHz),τf=-41.5×10-6/℃，有望满足5G微波通信的低损耗应用需求，但谐振频率温度系数需要进一步改进。
2、为调节MgTiO3微波介质陶瓷的负谐振频率温度系数近零，采用具有正谐振频率温度系数的(Ca0.8Sr0.2)TiO3体系进行复合。通过分析复合体系的物相组成与微观结构，建立微波介质陶瓷介电性能与物相组成之间的内在关联。最终制备3wt%MgF2掺杂0.95MgTiO3-0.05(Ca0.8Sr0.2)TiO3样品具有如下微波介电性能：εr=19.99,Qf=90,100GHz(@8.72GHz),τf=-2.9×10-6/℃，满足低损耗微带线滤波器基板应用需求。
3、基于MgTiO3-3wt%MgF2陶瓷基板研发了一款4阶6.1GHz的C波段平行耦合微带线滤波器。基于AgilentADS软件系统分析了基板各性能参数对滤波器S参数的影响。最终测试结果：滤波器中心频率f0=6.1GHz，相对带宽FBW约6.5%，带内插入损耗|S21|小于3dB，最优值1.18dB，带内回波损耗|S11|大于15dB，5.4GHz处|S21|值衰减大于30dB，6.8GHz处|S21|值衰减大于20dB，为5G网络C波段微波系统实现提供了新的器件选择，具有重要的应用价值。