本发明涉及一种低介电常数高性能微波介质陶瓷及其制备方法，属于微波介质陶瓷技术领域。
背景技术：
微波通信是现代化通信的重要手段之一，随着通信技术的发展对通信器件的要求越来越高，普通的金属谐振器已经无法满足一些高端性能器件的应用，微波介质陶瓷的研究日益受到重视。
微波介质陶瓷的通常要求是：(1)高的品质因数，低的介电损耗；(2)合适的介电常数；(3)近零可调的谐振频率温度系数。微波介质陶瓷材料逐渐在微波器件中得到广泛的应用，作为现代通信技术中的基础材料，微波介质陶瓷材料可以制成介质谐振器、介质滤波器、双工器、微波介质天线、介质稳频振荡器、介质波导传输线等微波器件。这些器件广泛应用于移动通信、卫星电视广播通信、雷达、卫星定位导航系统等众多领域。
ca-ti-a体系的微波介质陶瓷是近几年研究比较热门的一种微波介质陶瓷。但是该材料体系具有不易烧结而导致产品的性能一致性很差。因此，需要寻找合适的烧结添加剂，使得该材料体系烧结后性能一致性得到大大提高并改进了该材料体系的微波介电性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低介电常数高性能微波介质陶瓷及其制备方法，具体方案为：
一种低介电常数高性能微波介质陶瓷，包括主料和添加剂，所述主料的表达式为xcatio3-(1-x)a，其中a选自al2o3、fe2o3、ga2o3、ceo2中的一种或几种，x的取值范围为0.01-0.9；所述添加剂选自wo3、zro2、zno、cuo中的一种或者几种，添加剂的用量为主料总重量的0.05～0.5％。
优选的，所述添加剂选自zno和zro2中的一种或者两种混合。
优选的，所述添加剂的用量为主料总重量的0.05～0.1％。
优选的，其中a选自al2o3或ga2o3。
优选的，所述x的取值范围为0.01-0.1。
本发明进一步提供了上述低介电常数高性能微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)按主料的表达式称取caco3、tio2、a进行配料，并加入添加剂进行一次湿磨，一次湿磨后的料浆烘干后再次研磨和筛分，得到混合均匀的干粉料；
2)步骤1)得到的干粉料进行高温烧结，冷却后进行二次湿磨，得到二次料浆；
3)步骤2)得到的二次料浆烘干后造粒，再进行压片，得到低介电常数高性能微波介质陶瓷。
优选的，一次湿磨和二次湿磨均为球磨，且一次湿磨时的料：球：水的重量比为1：2：0.5～1，二次湿磨时的料：球：水的重量比为1：2：0.5～0.8。
优选的，压片时的压力为2400kg/cm2。
本发明的有益效果：本发明通过选择合适添加剂，促进陶瓷基体的烧结可以得到理想的晶型从而保证样品性能。
合适添加剂的选择还可以促进烧结行为的进行，降低瓷件的气孔率并使晶粒大小均匀从而提高材料的微波性能。
采用本发明制备所得的ca-ti-a基微波介质陶瓷的价格比较低廉、介电常数较低、qf值≥100000，微波性能得到很大的提高。随着后期通信频率的不断提高，具有很大的经济价值。
具体实施方式
实施例1
一种低介电常数高性能微波介质陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)选用caco3、tio2、a为主原料，按目标产物的化学配比xcatio3-(1-x)a称取主原料，x取表1中x的范围，其中a的成分、x的取值、添加剂的成分及用量均见表1，将主原料和添加剂置于球磨罐中，加水，料：球：水的重量比为1：2：0.5,第一次球磨6小时；
2)将第一次球磨好的料浆于150℃烘干，把烘干好的粉料研细并过筛，获得混合均匀的干粉料；
3)把干粉料于1250℃煅烧6小时；
4)把煅烧好的粉料放入球磨罐中，加水，料：球：水的重量比为1：2：0.5，第二次球磨8小时；
5)把第二次球磨好的料浆于150℃烘干，造粒并过筛；
6)把造好粒的粉料在2400kg/cm2的压力下压片，即可得到ca-ti-a基微波介质陶瓷。
实施例2
一种低介电常数高性能微波介质陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)选用caco3、tio2、a为主原料，按目标产物的化学配比xcatio3-(1-x)a称取主原料，x取表1中x的范围，其中a的成分、x的取值、添加剂的成分及用量均见表1，将主原料和添加剂置于球磨罐中，加水，料：球：水的重量比为1：2：0.8,第一次球磨6小时；
2)将第一次球磨好的料浆于150℃烘干，把烘干好的粉料研细并过筛，获得混合均匀的干粉料；
3)把干粉料于1250℃煅烧6小时；
4)把煅烧好的粉料放入球磨罐中，加水，料：球：水的重量比为1：2：0.6，第二次球磨8小时；
5)把第二次球磨好的料浆于150℃烘干，造粒并过筛；
6)把造好粒的粉料在2400kg/cm2的压力下压片，即可得到ca-ti-a基微波介质陶瓷。
实施例3
一种低介电常数高性能微波介质陶瓷，其制备方法包括以下步骤：
1)选用caco3、tio2、a为主原料，按目标产物的化学配比xcatio3-(1-x)a称取主原料，x取表1中x的范围，其中a的成分、x的取值、添加剂的成分及用量均见表1，将主原料和添加剂置于球磨罐中，加水，料：球：水的重量比为1：2：1,第一次球磨6小时；
2)将第一次球磨好的料浆于150℃烘干，把烘干好的粉料研细并过筛，获得混合均匀的干粉料；
3)把干粉料于1250℃煅烧6小时；
4)把煅烧好的粉料放入球磨罐中，加水，料：球：水的重量比为1：2：0.8，第二次球磨8小时；
5)把第二次球磨好的料浆于150℃烘干，造粒并过筛；
6)把造好粒的粉料在2400kg/cm2的压力下压片，即可得到ca-ti-a基微波介质陶瓷。
对上述实施例制备获得的xcatio3-(1-x)a基微波介质陶瓷材料的结构与性能进行测试与分析。利用网络分析仪采用闭腔法、开腔法进行微波介电性能测试，并在高低温试验箱中测定25～85℃下的谐振频率根据公式τf＝(f85-f25)/f25/(85-25)计算材料的温度系数，其中f85表示85℃下该材料的谐振频率，f25表示25℃下该材料的谐振频率。测试结果见表1。
表1微波性能测试结果
从表1的测试结果可看出，采用本发明制备所得的xcatio3-(1-x)a基微波介质陶瓷介电常数较低、qf值≥100000，微波性能得到很大的提高，能够适用于未来高频率威迫通信器件，具有很大的经济价值。