本发明涉及陶瓷材料，更具体地，涉及一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着微波通信技术向高频(毫米波)发展，对于应用于其中的介质陶瓷谐振器、滤波器等微波元器件提出了高品质因子(qf)的要求(谐振频率下测试要求qf大于50000)，且同时为了满足在不同气候环境下的应用需求，要求具有在宽温度范围内(-40-140℃)具有优异的温度稳定性(近零的谐振频率温度系数τf<±4ppm/℃)。
2、mgtio3-catio3(mct)系材料，其采用具有正谐振频率温度系数的catio3作为温度补充剂，由于mct系材料具有高品质因子，且成本低，故成为了微波通信技术的首选材料。但是由于catio3在宽温范围内(-40-140℃)的谐振频率温度系数的强非线性，即谐振频率温度系数具有较强的温度依赖性，导致mct系材料在宽温度范围内的谐振频率温度系数呈现出典型的高低温“跷跷板”现象，即当高温(25-140℃)的谐振频率调节为近零时，则低温(-40-25℃)的谐振频率温度系数会大幅度增加(τf>10ppm/℃)；反之若将低温的谐振频率温度系数调节为近零时，则其高温的谐振频率温度系数又会超出应用需求。
3、因此，亟需开发一种不仅具有高品质因子，而且在-40-140℃的宽温范围内的谐振频率温度系数维持在稳定的水平的微波介质陶瓷。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供的微波介质陶瓷在-40-140℃的较宽的温度范围的谐振频率温度系数小于±4ppm/℃，不仅具有高品质因子，还具有良好的温度稳定性。
2、本发明的第一方面提供一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷。
3、具体地，一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷的化学式如下所示：
4、(1-x-y)mg1.2tio3.2-xca0.61la0.26tio3-yzn1.8sio3.8；
5、其中，x＝0.13-0.16、y＝0.04-0.1，0.75≤(1-x-y)≤0.80。
6、本发明在catio3的ca2+位置引入la3+，减小了catio3谐振频率温度系数的非线性，降低了其温度依赖性；并且为了提高其品质因子，对基体材料mgtio3采用非化学计量做了结构修饰，使其形成rulldesden-popper的层状钙钛矿结构；另外，再引入超高品质因子的非化学计量zn2sio4基(zn1.8sio3.8)材料(品质因子约200000)作为辅助剂，调节其烧结温度和介电性能；最终获得了一种介电常数(k)＝21±1，品质因子(qf)>70000，且谐振频率温度系数(τf)在-40-140℃范围内均小于±4ppm/℃的宽温稳定型高品质因子的微波介质陶瓷。
7、本发明的第二方面提供一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷的制备方法。
8、一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
9、(1)将mg1.2tio3.2、ca0.61la0.26tio3和zn1.8sio3.8按照基料的化学式取样并混合，得到第一混合料；所述基料的化学式为(1-x-y)mg1.2tio3.2-xca0.61la0.26tio3-yzn1.8sio3.8；其中，x＝0.13-0.16、y＝0.04-0.1，0.75≤(1-x-y)≤0.80；
10、(2)将所述第一混合料和烧结助剂混合，得到第二混合料；
11、(3)将所述第二混合料和粘接剂混合，然后进行造粒，再压制成型，得到陶瓷素胚；
12、(4)将所述陶瓷素胚进行排胶，然后烧结，制得所述微波介质陶瓷。
13、优选地，步骤(2)中，按照重量份计，当第一混合料为100份时，所述烧结助剂的用量为0.3-1.5份。
14、优选地，步骤(2)中，所述烧结助剂包括al2o3和/或sio2。
15、进一步优选地，步骤(2)中，按照重量份计，所述烧结助剂包括0.1-0.5份al2o3和0.2-1.0份sio2。
16、优选地，步骤(3)中，所述粘接剂为聚乙烯醇(pva)。
17、优选地，步骤(1)中，采用mgo和tio2为原料，按mg1.2tio3.2配比取样，然后混合均匀，再进行第一煅烧，制得mg1.2tio3.2。
18、优选地，所述第一煅烧的温度为1100-1200℃，和/或，所述第一煅烧的时间为3-7h。
19、优选地，步骤(1)中，采用caco3、la2o3和tio2为原料，按ca0.61la0.26tio3配比取样，然后混合均匀，再进行第二煅烧，制得ca0.61la0.26tio3。
20、优选地，所述第二煅烧的温度为1150-1200℃，和/或，所述第二煅烧的时间为2-6h。
21、优选地，步骤(1)中，采用zno和sio2为原料，按zn1.8sio3.8配比取样，然后混合均匀，再进行第三煅烧，制得zn1.8sio3.8。
22、优选地，所述第三煅烧的温度为1150-1200℃，和/或，所述第三煅烧的时间为2-6h。
23、优选地，步骤(1)中，所述混合的方式为球磨，和/或，所述混合的时间为12-24h。
24、优选地，步骤(3)中，所述压制成型采用的压力为160-300mpa。
25、优选地，步骤(4)中，所述烧结的温度为1300-1340℃，和/或，所述烧结的时间为3-8h。
26、本发明的第三方面提供一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷的应用。
27、一种宽温范围内温度稳定的微波介质陶瓷在制备微波通信设备中的应用。
28、优选地，所述微波通信设备为介质滤波器或介质谐振器。
29、相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
30、本发明提供的微波介质陶瓷的化学式如下所示：(1-x-y)mg1.2tio3.2-xca0.61la0.26tio3-yzn1.8sio3.8；其中，x＝0.13-0.16、y＝0.04-0.1，0.75≤(1-x-y)≤0.80，其中本发明在catio3的ca2+位置引入la3+，并且对基体材料mgtio3采用非化学计量做了结构修饰，使其形成rulldesden-popper的层状钙钛矿结构；另外，还引入了超高品质因子的非化学计量zn2sio4基(zn1.8sio3.8)材料(品质因子约200000)作为辅助剂，调节其烧结温度和介电性能；最终本发明的微波介质陶瓷介电常数(k)＝21±1，品质因子(qf)>70000，谐振频率温度系数(τf)在-40-140℃范围内均小于±4ppm/℃，不仅具有高品质因子，而且还具有宽温稳定性，能够承受较大温差，可以很好地应用于微波通信领域。
1.一种微波介质陶瓷，其特征在于，所述微波介质陶瓷的化学式如下所示：
2.一种微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，按照重量份计，当所述第一混合料为100份时，所述烧结助剂的用量为0.3-1.5份。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述烧结助剂包括al2o3和/或sio2。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，按照重量份计，所述烧结助剂包括0.1-0.5份al2o3和0.2-1.0份sio2。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用mgo和tio2为原料，按mg1.2tio3.2配比取样，然后混合均匀，再进行第一煅烧，制得mg1.2tio3.2。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用caco3、la2o3和tio2为原料，按ca0.61la0.26tio3配比取样，然后混合均匀，再进行第二煅烧，制得ca0.61la0.26tio3。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用zno和sio2为原料，按zn1.8sio3.8配比取样，然后混合均匀，再进行第三煅烧，制得zn1.8sio3.8。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述烧结的温度为1300-1340℃，和/或，所述烧结的时间为3-8h。
10.权利要求1所述的微波介质陶瓷或权利要求2-9任一项所述的制备方法制得的微波介质陶瓷在制备微波通信设备中的应用。
